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André
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Inscrit le: 07 Jan 2007
Messages: 11030
Localisation: Montreal 45.500°N, 73.580°W
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 Posté le: Dim 25 Sep 2011 3:02 pm Sujet du message: Des collisions cosmiques forgeant de l'or |
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Salut à tous
Le site cosmique où les éléments chimiques les plus lourds, tels que l'or ou le plomb, sont produits, est sur le point d'être identifié:
la matière éjectée lors de la coalescence d'étoiles à neutrons fournit les conditions idéales. Sur base de simulations numériques détaillées, les scientifiques de l'Institut d'Astrophysique du Max-Planck et de l'Université libre de Bruxelles ont vérifié que les réactions nucléaires prenant place dans un tel environnement conduisent bien à la production des éléments les plus lourds en conformité avec les abondances observées dans notre Système Solaire.
Photo; APF
La plupart des éléments lourds sont formés au sein des étoiles lors de réactions de fusion nucléaire. Même dans le centre de notre Soleil, l'hydrogène brûle pour former de l'hélium, tout en libérant de l'énergie.
C'est ainsi que des éléments plus lourds sont produits à partir de l'hélium quand l'étoile est plus massive que notre Soleil.
Ce processus de fusion ne fonctionne, cependant, que jusqu'à la production du fer.
Au-delà du fer, les réactions de fusion n'engendrent plus le moindre gain net d'énergie. Les noyaux plus lourds que le fer ne peuvent donc pas être produits par un tel mécanisme. Par contre, ils peuvent être formés lors de la capture de neutrons par des noyaux "semence" qui se désintégreront radioactivement par la suite.
Deux processus majeurs de captures neutroniques sont invoqués pour expliquer l'origine des noyaux plus lourds que le fer :
le processus de capture lente de neutrons (processus s, pour "slow") qui prend place à de faibles densités neutroniques au sein des étoiles lors des dernières phases d'évolution et le processus de capture rapide de neutrons (processus r, pour "rapid") qui nécessite des densités neutroniques extrêmement élevées.
Les physiciens savent que le processus r est responsable de la production de près de la moitié des éléments plus lourds que le fer (ceux dont la masse atomique A>80), tels le platine, l'or, le thorium et l'uranium.
Cependant, l'objet cosmique susceptible d'abriter un tel processus reste inconnu jusqu'à ce jour.
"La source de près de la moitié des éléments les plus lourds dans l'Univers est depuis longtemps un grand mystère" nous confie Hans-Thomas Janka, chercheur à l'Institut d'Astrophysique Max-Planck (MPA) de Munich.
"L'idée la plus populaire était, et pourrait encore être, qu'ils proviennent d'explosions supernova, correspondant à la fin de vie des étoiles massives, mais les modèles les plus récents ne soutiennent pas cette idée."
Un scénario alternatif est fondé sur la coalescence violente d'étoiles à neutrons dans un système binaire après que les deux étoiles ont fini par entrer en collision quelques millions d'années après avoir spiralé l'une par rapport à l'autre.
Pour la première fois, des chercheurs du MPA et de l'Université libre de Bruxelles (ULB) ont simulé a l'aide de modèles numériques détaillés, toutes les phases des processus ayant lieu lors d'une telle coalescence.
Ceux-ci incluent l'évolution de la matière de l'étoile à neutrons durant la collision cosmique, ainsi que la formation des éléments chimiques dans la faible proportion de matière éjectée lors de tels événements, impliquant les réactions nucléaires sur plus de 5000 noyaux atomiques.
"En quelques millièmes de seconde après la coalescence, des forces de marée et de pression éjectent de la matière extrêmement chaude correspondant à la masse de plusieurs Jupiter", explique Andreas Bauswein qui a effectué les simulations au MPA .
Dès que le plasma a refroidi à des températures inférieures à quelque 10 milliards de degrés, une multitude de réactions nucléaires, dont des désintégrations radioactives, prend place et permet la production de noyaux lourds.
"Les éléments lourds sont "recyclés" plusieurs fois dans des chaines de réaction impliquant la fission de noyaux super lourds, ce qui rend la distribution d'abondances finales fortement indépendante des conditions initiales", ajoute Stéphane Goriely, expert en astrophysique nucléaire de l'ULB.
Depuis longtemps, les chercheurs suspectaient que les propriétés nucléaires des atomes impliqués devaient jouer un rôle dominant car il s'agit là d'une explication naturelle des distributions identiques en éléments du processus r telles que observées dans de nombreuses étoiles très vieilles et dans notre Système Solaire.
Les simulations numériques ont montré que la distribution d'abondances des éléments les plus lourds (dont le nombre de masse A>140) est en excellent accord avec celle observée dans notre Système Solaire.
Si l'on combine les résultats de ces simulations à ceux du nombre estimé de collisions d'étoiles à neutrons ayant eu lieu dans la Voie Lactée dans le passé, les chiffres indiquent que de tels événements pourraient en fait être les sources principales des éléments chimiques les plus lourds dans l'Univers.
L'équipe compte à présent mener à bien de nouvelles études pour encore améliorer les prédictions théoriques, et ce par des simulations informatiques permettant de suivre les processus physiques avec davantage de précision.
D'autre part, les astronomes cherchent à détecter les sources célestes qui peuvent être associées à l'éjection de matière radioactive lors de la coalescence d'étoiles à neutrons.
De par l'échauffement engendré par les décroissances radioactives, l'éjecta devrait briller d'un éclat presque similaire à celui d'une explosion Supernova, mais seulement pendant quelques jours.
Une telle découverte correspondrait à la première évidence observationnelle de matière riche en éléments r et fraichement produite dans son site d'origine. La chasse est ouverte !
Les résultats de cette étude sont publiés dans l'Astrophysical Journal de ce 10 septembre.
La source ;
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67770.htm
Amicalement
_________________
Etrange époque où il est plus facile de désintégrer l' atome que de vaincre un préjugé.
Einstein, Albert, |
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