D’où vient l’or ? On a enfin trouvé la pierre philosophale
Les éléments lourds ne sont pas fabriqués par les étoiles courantes
On pensait que les éléments les plus lourds s’élaboraient lors des supernovas, les explosions finales que connaissent les étoiles à leur mort. En effet, on savait qu’au sein des étoiles, les éléments légers se formaient jusqu’au fer, le plus stable, mais pas au-delà : les éléments plus lourds que le fer, comme l’or, ne pouvaient se former sans un apport important d’énergie à très haute température. On pensait qu’ils se formaient lors de l’explosion finale de l’étoile, la supernova qui déploie des énergies gigantesques. Cependant, ce phénomène restait insuffisant pour expliquer la quantité d’or présente sur Terre.
Les étoiles doubles à neutrons
La fusion des étoiles doubles à neutrons serait à l’origine de l’émergence de l’or.
Que sont les étoiles à neutrons ? Il s’agit de cadavres stellaires laissés par les étoiles de taille moyenne lorsqu’elles s’effondrent à la fin de leur vie. Ces étoiles extrêmement denses sont l’équivalent d’un énorme noyau atomique formé de neutrons.
Qu’est-ce qu’une étoile double ? Certaines étoiles se trouvent associées à une autre pour former ce qu’on appelle un système binaire : chacune tourne autour de l’autre. Ce scénario est très courant : on estime que dans le cosmos, une étoile sur deux est double. Il existe des cas où les deux étoiles d’un système se sont effondrées en étoiles à neutrons qui continuent à tourner l’une autour de l’autre. Cette configuration n’est pas éternelle car les deux étoiles très denses possèdent chacune des champs gravitationnels intenses en interaction. Progressivement, les deux étoiles perdent de l’énergie et se rapprochent inexorablement. La fusion est inévitable et provoque une kilonova, un cataclysme de très grande ampleur. Un court instant, les températures montent très haut, apportant ainsi une énergie suffisante pour favoriser la transmutation des éléments vers les plus lourds. De surcroît, la présence d’une quantité gigantesque de neutrons fait grossir les noyaux atomiques. Une partie de ces neutrons en excès se convertit en protons, ce qui forme les noyaux les plus massifs, dont celui de l’or. En rapprochant différentes données passées, Eleonora Troja de l’Université du Maryland, a pu décrire le phénomène de la kilonova. La composition chimique de ses résidus correspond bien à celle du Soleil, laissant penser que ces cataclysmes sont bien la pierre philosophale qui engendre les éléments lourds, notamment l’or.
Ces phénomènes sont-ils fréquents dans l’Univers ? On pense que oui, en tout cas suffisamment pour expliquer la teneur en or observée dans le Système solaire. Selon l’astrophysicien Michel Cassé, « la vie amoureuse des étoiles à neutrons a de quoi choquer, elle est incestueuse et morbide, puisqu’elle engage deux cadavres d’étoiles sœurs ».
