Certains des éléments lourds ont peut-être « grimpé » vers la Terre sur les ondes de choc de la supernova

Lorsque les étoiles meurent, elles répandent dans l’espace les éléments qu’elles ont créés dans leur noyau. Mais d’autres objets et processus dans l’espace créent également des éléments. Finalement, ces « objets étoiles » se dispersent à travers la galaxie dans des nuages ​​de débris géants. Plus tard – parfois après des millions d’années – il s’installe sur les planètes. Quel est le chaînon manquant entre la formation des éléments et leur dépôt sur un monde lointain ?

C’est la question que les chercheurs se posent depuis des années alors qu’ils tentent de comprendre comment des éléments lourds comme le manganèse, le fer et le plutonium sont apparus sur Terre. Il s’avère qu’ils sont fabriqués selon différents processus, souvent dans différentes parties de la Voie lactée. Cependant, ils se trouvent superposés sur le fond marin sur Terre. Cela signifie qu’ils sont arrivés à peu près au même moment, malgré leurs origines différentes.

Des scientifiques de l’Université de Hertfordshire au Royaume-Uni et de l’Observatoire et du Centre de recherche Konkoli pour l’astronomie et les sciences de la Terre en Hongrie ont combiné certaines théories et modèles informatiques pour simuler la façon dont les éléments se déplacent dans l’espace. La réponse qu’ils ont trouvée : les éléments d’événements lointains sont transportés par des fronts de choc de supernova un peu comme des surfeurs attrapant une vague.

événements d’éléments lourds

Pour comprendre comment des objets provenant d’incendies lointains se sont retrouvés sur Terre, il vaut la peine de jeter un coup d’œil rapide à ces événements. Premièrement, il y a les supernovae de type II. Ils se produisent lorsqu’une étoile massive meurt. C’est au moins huit fois la masse du Soleil. Ces étoiles fusionnent des éléments de plus en plus lourds (comme le carbone) dans leur noyau. Lorsqu’ils commencent à produire du fer, ils n’ont pas assez d’énergie pour suivre la chaîne de production. Les noyaux s’effondrent, puis tout se dilate rapidement vers l’extérieur dans une explosion de supernova. C’est suffisant pour envoyer ses éléments lourds courir dans l’espace.

Ensuite, il y a les supernovae de type Ia. Cela se produit dans une paire binaire d’étoiles. Le matériel de l’étoile de la séquence principale s’accumule sur son partenaire, une naine blanche. Lorsqu’une grande quantité de matière s’accumule, une explosion se produit. Il en résulte la « nucléosynthèse » des éléments lourds, dont le manganèse.

Un autre événement potentiellement catastrophique qui crée des éléments lourds est Collision (ou fusion) de deux étoiles à neutrons. Alors qu’ils tournent en spirale l’un vers l’autre et finissent par s’écraser, ils libèrent une pluie de neutrons. Ceux-ci, à leur tour, bombardent les atomes proches. Cet événement « r-process » produit très rapidement des éléments lourds comme le plutonium.

D’une manière ou d’une autre, tout ce matériel provenant de différentes sources s’est retrouvé sur Terre à peu près au même moment. Les scientifiques en ont trouvé des preuves alléchantes dans les dépôts d’isotopes radioactifs au fond de la mer en 2021. Ils ne se sont pas formés naturellement sur Terre ou lors de la naissance du système solaire il y a environ 4,5 milliards d’années. Ils devaient venir d’ailleurs.

Apportez des objets de là à ici

Pour que les « trucs stellaires » qui en résultent se retrouvent sur n’importe quel monde dans n’importe quel système stellaire, il doit y avoir un service de livraison cohérent à l’échelle galactique. Le concept a intrigué Chiaki Kobayaski de l’Université du Hertfordshire, qui a déclaré : « Je travaille sur les origines des éléments stables dans le tableau périodique depuis de nombreuses années, mais je suis ravi d’avoir obtenu des résultats sur les radio-isotopes dans cet article. Leur abondance peut être mesurée par des télescopes à rayons gamma dans l’espace ainsi qu’en creusant des roches sous la surface de la terre.

Les roches auxquelles Kobayashi fait référence proviennent de l’exploration sous-marine des océans de la Terre, selon le responsable de l’étude Benjamin Weimayer. Ils ont créé des modèles informatiques montrant que les ondes de choc presque continues d’une supernova pourraient être un mécanisme de transport viable pour acheminer ces éléments vers la Terre (ou d’autres planètes). « Nos collègues ont excavé des échantillons de roche du fond de l’océan, les ont dissous, les ont placés dans un accélérateur et ont examiné les changements couche par couche de sa composition », a-t-il déclaré. « En utilisant nos modèles informatiques, nous avons pu interpréter leurs données pour voir exactement comment les atomes se déplacent dans la galaxie. »

Les efforts de modélisation montrent que les isotopes peuvent se propager sur de vastes étendues de la galaxie via des ondes de choc de supernova. Ces fronts balayent des groupes d’éléments provenant de différents endroits.

Implications pour les exoplanètes

Comprendre ce processus de livraison est particulièrement critique alors que les astronomes commencent des études à grande échelle d’exoplanètes où la vie pourrait être possible. Savoir comment ils ont obtenu leur composition raciale est un grand pas vers la compréhension des possibilités de la vie.

« C’est un pas en avant très important, car cela nous montre non seulement comment les isotopes sont répartis dans la galaxie, mais aussi comment ils deviennent abondants sur les exoplanètes, c’est-à-dire les planètes en dehors de notre système solaire », a déclaré Wehmeyer. « C’est très excitant car l’abondance isotopique est un facteur important pour déterminer si une exoplanète est capable de retenir de l’eau liquide – ce qui est essentiel à la vie. À l’avenir, cela pourrait aider à identifier les régions de notre galaxie où nous pouvons trouver des exoplanètes habitables ». .

Cet article a été initialement publié l’univers aujourd’hui par Collins Petersen. Lis le L’article d’origine est ici.