Voici comment les étoiles à neutrons fabriquent de l'or

Une étoile à neutrons correspond à l'ultime stade de vie d'une étoile massive. C'est un objet extraordinairement dense. Comme si l'humanité entière était concentrée dans un morceau de sucresucre. On comprend que lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision, il se crée parmi les conditions les plus extrêmes de notre Univers. Des conditions indispensables à la formation d'éléments lourds comme l'uranium ou l'or.

Des chercheurs allemands proposent une simulation d’une collision entre deux étoiles à neutrons qui montre comment l’or se forme dans notre Univers. Ici les matériaux éjectés lors de la collision. En rouge, les matériaux riches en neutrons, en bleu, les matériaux riches en protons. © I. Markin, Université de Potsda

Le scénario d’une collision entre étoiles à neutrons

En 2017, les astronomesastronomes ont pu enregistrer pour la première fois les signes d'une collision entre étoiles à neutrons. Des ondes gravitationnellesondes gravitationnelles, un sursaut gamma, le tout accompagné d'un flashflash lumineux. L'événement GW170817 s'est produit à quelque 130 millions d'années-lumière de notre Terre. Et en compilant toutes ces données avec des résultats d'expériences menées en laboratoire dans un nouvel outil de modélisationmodélisation, des chercheurs de l'Institut Max-PlanckPlanck de physiquephysique gravitationnelle et de l'université de Potsdam (Allemagne) ont produit le scénario le plus détaillé de ce qui s'est joué à ce moment-là. Ils le publient dans la revue Nature Communications.

Sur la base des ondes gravitationnelles enregistrées, ils décrivent ainsi d'abord les orbitesorbites finales des deux étoiles à neutrons. Des trajectoires qui les ont menées à une collision qui a donné naissance à des éléments lourds éjectés dans l'espace. Certains de ces éléments radioactifs se sont alors désintégrés en éléments plus stables comme l'or, faisant grimper la température et générant un feufeu d'artifice de signaux électromagnétiques allant des infrarougesinfrarouges aux ultravioletsultraviolets en passant par le visible. Un sursaut gamma, également provoqué par la collision entre les étoiles à neutrons, a éjecté encore plus de matièrematière. Et la réaction de cette matière avec le milieu environnant a émis des rayons Xrayons X et des ondes radio.

Étudier d’autres collisions pour mieux comprendre la formation de l’or

Les détecteurs d'ondes gravitationnelles mis à niveau ont été lancés dans leur quatrième campagne d'observation. Et les astronomes espèrent qu'ils révéleront d'autres collisions d'étoiles à neutrons qui pourraient être étudiées grâce à cet outil qu'ils ont développé.