Les éléments lourds produits lors des collisions d’étoiles à neutrons peuvent “surfer” sur les ondes de choc d’autres supernovae à travers notre galaxie jusqu’à la Terre.
C’est la conclusion de un modèle informatique sophistiqué du voyage des éléments dans l’espace, développé par des scientifiques de l’Université de Hertfordshire, au Royaume-Uni, et de l’Observatoire Konkoly-CSFK, en Hongrie.
explosions stellaires
De nombreux éléments qui nous entourent ont été produits dans des explosions stellaires appelées supernovae ou dans collisions violentes d’objets extrêmement denses appelés étoiles à neutrons. L’une des questions qui a intrigué les scientifiques était de savoir comment ces éléments lourds sont arrivés sur Terre et, en particulier, comment des éléments provenant de différents endroits semblent avoir atteint notre planète en même temps.
profondeurs marines
Le mystère a été soulevé pour la première fois en 2021, lorsque des isotopes radioactifs découverts à l’intérieur de roches en haute mer ont révélé une surprise aux scientifiques étudiant leur origine. Les isotopes ne sont pas originaires de notre système solaire, mais d’explosions d’étoiles ailleurs dans la galaxie. Certains des isotopes détectés ont attiré l’attention de la communauté des chercheurs en raison de leurs lieux de production très différents.
étoiles à neutrons
Plus précisément, les scientifiques ont trouvé du manganèse-53 (associé aux explosions de naines blanches); fer-60 (produit dans les supernovae à effondrement de cœur); et le plutonium-244 (qui ne peut normalement être produit que par la fusion de deux objets extrêmes appelés étoiles à neutrons) déposés en couches de profondeur similaire dans des échantillons de roche des grands fonds.
envoyé du ciel
Pour atteindre la Terre, ces isotopes auraient plu du ciel au cours des deux derniers millions d’années. Étant donné que les sédiments des grands fonds marins s’accumulent couche par couche au fil du temps pour former des roches, les chercheurs ont été très surpris que ces trois isotopes, issus de différents types d’explosions stellaires, aient été trouvés dans des couches de roche d’une profondeur similaire. . Les trouver à des profondeurs similaires signifie qu’ils doivent être arrivés ensemble sur Terre, même si leurs lieux d’origine sont si différents.
Pour comprendre comment ces isotopes sont arrivés ensemble sur Terre, une équipe dirigée par le Dr Benjamin Wehmeyer de l’Université du Hertfordshire et du CSFK a utilisé des modèles informatiques pour simuler la façon dont les isotopes voyagent depuis leurs sites de production galactiques dans l’espace.
L’étude a révélé que le contenu éjecté de divers endroits astrophysiques – des étoiles à neutrons en collision aux naines blanches qui explosent – est poussé dans la galaxie par les ondes de choc des supernovae qui s’effondrent du noyau, beaucoup plus fréquentes. Ces supernovae sont des explosions du cœur d’étoiles massives, beaucoup plus fréquentes que les explosions provoquées par la fusion de deux étoiles à neutrons ou les explosions de naines blanches.
Wehmeyer et son équipe ont observé qu’une fois produits, les isotopes peuvent “surfer” sur les ondes de choc de ces supernovae. Cela signifie que des isotopes produits à des endroits très différents peuvent finir par voyager ensemble aux bords des ondes de choc des explosions de supernova à effondrement de cœur. Une partie de ce matériau entraîné se retrouve sur Terre, ce qui peut expliquer pourquoi les isotopes ont été trouvés ensemble dans des couches similaires de roche profonde.
comment les atomes se déplacent
“Nos collègues ont déterré des échantillons de roche du fond de l’océan, les ont dissous, les ont introduits dans un accélérateur et ont examiné les changements de leur composition couche par couche. Grâce à nos modèles informatiques, nous avons pu interpréter leurs données pour savoir exactement comment ils se déplacent. atomes à travers la galaxie “, a expliqué Wehmeyer dans un communiqué.
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“Il s’agit d’une percée très importante, car elle nous montre non seulement comment les isotopes se propagent à travers la galaxie, mais aussi comment ils deviennent abondants sur les exoplanètes, c’est-à-dire sur les planètes au-delà de notre système solaire. C’est très excitant”, “Puisque les abondances isotopiques sont un facteur déterminant pour savoir si une exoplanète est capable d’héberger de l’eau liquide, qui est la clé de la vie. À l’avenir, cela pourrait aider à identifier les régions de notre galaxie où nous pourrions trouver des exoplanètes habitables », a-t-il ajouté.
Les travaux sont publiés dans The Astrophysical Journal.
