Accueil

La fusion d'étoiles à neutrons, une explosion de découvertes scientifiques

De l’origine de l’or à la vitesse de l’expansion de l’univers, la toute première observation de la fusion de deux étoiles à neutrons, annoncée lundi, donne lieu à une explosion de résultats scientifiques.

C’est l’un des secrets les mieux gardés de l’univers. Pour la première fois, des scientifiques ont pu observer la fusion de deux étoiles à neutrons. Un véritable “feu d’artifice” dont l’observation a débutée par la détection d’ondes gravitationnelles.

“Ce qui est merveilleux c’est que l’on a vu toute l’histoire se dérouler: on a vu les étoiles à neutrons se rapprocher, tourner de plus en vite l’une autour de l’autre, on a vu la collision, puis la matière, les débris envoyés partout”, a expliqué Benoît Mours, directeur de recherche CNRS.

Cette observation inédite apporte des réponses à plusieurs “mystères” scientifiques. Non seulement les chercheurs en savent davantage sur la fusion violente des étoiles à neutrons, un phénomène encore jamais observé, mais ils ont résolu la question de l’origine de l’or sur Terre et ont pu calculer la vitesse de l’expansion de l’univers.

Une mine d’or cosmique

Jusqu’à aujourd’hui, l’Univers nous avait caché son mode de fabrication des éléments lourds qui le composent, tel que l’or ou le plomb.  Selon la théorie communément admise, après le Big Bang, il y a 14 milliards d’années, l’univers était rempli d’un gaz uniforme composé d’éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium créés par cette gigantesque explosion.

Les éléments un peu plus lourds comme le fer, le carbone ou l’oxygène ont eux été fabriqués dans les noyaux d’étoiles. Mais pour les plus lourds ?

“Pour la première fois, nous avons une preuve non équivoque d’une mine cosmique qui a forgé environ 10 masses terrestres d’éléments lourds tels que l’or, le platine et le néodyme”, a expliqué Mansi Kasliwal de l’Institut de technologie de Californie.

Les scientifiques avaient déjà théorisé que la matière éjectée par la fusion de deux étoiles à neutrons ou l’explosion de supernova pouvaient être le siège de réactions nucléaires aboutissant à la formation de ces noyaux atomiques lourds, mais aucune de ces usines n’avaient encore été observée.

La mère de radiations mystérieuses

Une autre énigme résolue est celle de l’origine des rayons gamma courts. Les rayons gamma sont des photons très énergétiques produits notamment par des réactions nucléaires. Le cosmos en produit énormément, les scientifiques estiment qu’on pourrait en observer chaque jour.

1,7 seconde après la détection des ondes gravitationnelles captées par les détecteurs Ligo et Virgo, de rayons gamma courts ont été reçus par le télescope Fermi de la NASA. Cela ne peut être une coïncidence! La fusion des deux étoiles à neutrons émet donc des rayons gamma courts.

La simultanéité des deux réceptions prouvent également qu’il y a plus de 100 ans, Albert Einstein avait vu juste: les ondes gravitationnelles, la gravitation, se propage à la vitesse de la lumière.

Révélatrice de la vitesse de l’expansion de l’Univers

L’univers est en expansion. Si les scientifiques arrivent à définir avec précision à quelle vitesse l’Univers grandit, il pourront également dans l’autre sens définir combien de temps il mettrait à totalement “rétrécir” jusqu’au big bang.

“Mesurer la vitesse à laquelle l’univers grossit, c’est mesurer l’âge de l’univers”, explique Benoît Mours.
En utilisant les ondes gravitationnelles détectées en août, “nous avons obtenu une nouvelle valeur comprise entre les deux valeurs obtenues” précédemment par deux méthodes différentes, explique Bernard Schutz, un spécialiste de l’Université de Cardiff. Une technique de calcul qui, si elle est confirmée, pourrait à terme mettre toute le monde d’accord.

Plus dense que le Soleil

Les étoiles à neutrons sont les objets les plus denses du cosmos, d’une masse comprise entre 1,1 et 1,6 fois la masse du soleil. Si on pouvait remplir une petite cuillère avec de “l’étoile à neutrons”, elle pèserait l’équivalent de 100.000 tours Eiffel.

Ces petits corps sont les vestiges d’étoiles plus grosses. En fin de vie, les étoiles très massives explosent violemment. Une fois cette explosion terminée (un phénomène que l’on appelle supernova), restent des objets extrêmement denses (des trous noirs ou des étoiles à neutrons).

Pages