{"id":1214,"date":"2018-01-30T10:05:20","date_gmt":"2018-01-30T09:05:20","guid":{"rendered":"https:\/\/www.stelvision.com\/astro\/?p=1214"},"modified":"2023-10-20T14:40:40","modified_gmt":"2023-10-20T12:40:40","slug":"sommes-nous-vraiment-des-poussieres-d-etoiles","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.stelvision.com\/astro\/sommes-nous-vraiment-des-poussieres-d-etoiles\/","title":{"rendered":"Sommes-nous vraiment des poussi\u00e8res d\u2019\u00e9toiles ?"},"content":{"rendered":"\n

Selon l\u2019expression bien connue, nous sommes tous des poussi\u00e8res d\u2019\u00e9toiles. Mais qu\u2019est-ce que cela signifie ? Que toute la mati\u00e8re qui nous entoure, et m\u00eame celle qui nous compose, est en fait cr\u00e9\u00e9e dans les \u00e9toiles. Voici comment.<\/p>\n\n\n

\"photographie

Les \u00e9toiles \u00e9jectent dans l\u2019espace les \u00e9l\u00e9ments chimiques qui se cr\u00e9ent en leur sein par des rejets de gaz. Les astres de faible masse, entre 0,5 et 8 fois la masse du Soleil, ach\u00e8vent notamment leur existence en une \u00e9l\u00e9gante n\u00e9buleuse plan\u00e9taire iris\u00e9e, comme la n\u00e9buleuse Helix ci-dessus. <\/strong>Cr\u00e9dit : Nasa\/Esa\/M. Meixner\/T.A. Rector<\/small><\/p><\/div>\n

Peu \u00e0 peu, les \u00e9toiles massives enrichissent l\u2019Univers<\/h2>\n

Les atomes qui composent la mati\u00e8re qui nous entoure, la Terre elle-m\u00eame ainsi que tous les autres corps du Syst\u00e8me solaire, sont produits dans les \u00e9toiles.<\/p>\n

En effet, quelques centaines de millions d\u2019ann\u00e9es apr\u00e8s le Big Bang<\/a>, il y a environ 13 milliards d\u2019ann\u00e9es, l\u2019Univers n\u2019\u00e9tait constitu\u00e9 que de deux \u00e9l\u00e9ments chimiques : l\u2019hydrog\u00e8ne (H) et l\u2019h\u00e9lium (He) au sein des \u00e9toiles. Puis au cours de leur \u00e9volution, ces astres ont \u00e9t\u00e9 le si\u00e8ge de r\u00e9actions nucl\u00e9aires successives, c\u2019est-\u00e0-dire de r\u00e9actions entre les noyaux de leurs atomes.<\/p>\n

Pour rappel\u00a0: le noyau d\u2019un atome autour duquel gravitent des \u00e9lectrons se compose de nucl\u00e9ons, c\u2019est-\u00e0-dire de protons et de neutrons. Ces particules \u00e9l\u00e9mentaires sont charg\u00e9es positivement pour les premi\u00e8res, et non charg\u00e9es pour les secondes. Le noyau le plus simple qui existe est celui d\u2019hydrog\u00e8ne, compos\u00e9 d\u2019un seul proton. Enfin, plus un atome poss\u00e8de de protons et de neutrons, plus il est lourd.<\/em><\/div>\n

Ces r\u00e9actions ont donn\u00e9 naissance \u00e0 des atomes plus lourds, comme le carbone ou l\u2019oxyg\u00e8ne. La quantit\u00e9 initiale d\u2019hydrog\u00e8ne d\u2019une \u00e9toile \u00e9tant le carburant de ces r\u00e9actions, les \u00e9toiles de faible masse ne produisent que peu d\u2019atomes lourds. Ils sont ensuite \u00e9ject\u00e9s dans l\u2019espace\u00a0via\u00a0des rejets de gaz.<\/p>\n

Ainsi, ce sont les \u00e9toiles massives qui ont tenu et tiennent encore le premier r\u00f4le dans la cr\u00e9ation des \u00e9l\u00e9ments chimiques de l\u2019Univers. La succession de\u00a0r\u00e9actions nucl\u00e9aires qui s\u2019y produit donne naissance \u00e0 des atomes toujours plus lourds et complexes, jusqu\u2019\u00e0 aboutir \u00e0 l\u2019\u00e9l\u00e9ment fer (26 protons, 30 neutrons), un des plus stables. Les nouveaux atomes sont ensuite \u00e9ject\u00e9s dans l\u2019espace \u00e0 la mort de l\u2019\u00e9toile, lors de son explosion en\u00a0supernova. G\u00e9n\u00e9rations apr\u00e8s g\u00e9n\u00e9rations, les \u00e9toiles massives enrichissent peu \u00e0 peu l\u2019Univers en \u00e9l\u00e9ments lourds, donnant naissance \u00e0 une chimie complexe et… \u00e0 l\u2019opportunit\u00e9 de cr\u00e9er la vie.<\/p>\n

\"N\u00e9buleuse

Un r\u00e9sidu de supernova : les Dentelles du Cygne, une n\u00e9buleuse qui se d\u00e9ploie magnifiquement dans la constellation du Cygne et que l\u2019on peut observer avec un t\u00e9lescope d\u2019amateur de moyenne puissance (la photo est cadr\u00e9e sur une partie de la n\u00e9buleuse appel\u00e9e Triangle de Pickering). L\u2019\u00e9toile qui a explos\u00e9 a dispers\u00e9 sa mati\u00e8re dans l\u2019espace sous forme de belles volutes de gaz. <\/strong>Cr\u00e9dit : Georges Chassaigne \u2013 Concours photo Stelvision<\/small><\/p><\/div>\n

\"Shema

\u00c0 la fin de sa vie, une \u00e9toile poss\u00e8de une structure en \u00ab pelure d\u2019oignon \u00bb, form\u00e9e de couches successives qui contiennent les \u00e9l\u00e9ments qu\u2019elle a pr\u00e9c\u00e9demment cr\u00e9\u00e9s. Les atomes les plus l\u00e9gers ont \u00e9t\u00e9 repouss\u00e9s \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur, comme l\u2019hydrog\u00e8ne, et les \u00e9l\u00e9ments lourds sont au centre. Sur ce sch\u00e9ma, sont \u00e9galement repr\u00e9sent\u00e9s la photosph\u00e8re, couche de gaz qui constitue la surface visible des \u00e9toiles, et leur basse atmosph\u00e8re appel\u00e9e chromosph\u00e8re. <\/strong>Cr\u00e9dit : Jean-Fran\u00e7ois Becquaert dans Le Sahara vient des \u00e9toiles bleues<\/small><\/p><\/div>\n

La nucl\u00e9osynth\u00e8se<\/h2>\n

La succession de r\u00e9actions nucl\u00e9aires dans les \u00e9toiles s\u2019appelle nucl\u00e9osynth\u00e8se. Un nom barbare pour en fait d\u00e9signer un ph\u00e9nom\u00e8ne simple\u00a0: dans une \u00e9toile, les phases de fusion successives de noyaux d\u2019atomes.<\/p>\n

Au d\u00e9but de sa vie, une \u00e9toile se compose principalement d\u2019hydrog\u00e8ne. Puis, ce gaz se contracte, g\u00e9n\u00e9ralement sous l\u2019effet d\u2019une perturbation ext\u00e9rieure (onde de choc, passage d\u2019une autre \u00e9toile), chauffe, et quand la temp\u00e9rature atteint 10 millions de degr\u00e9s, se transforme en h\u00e9lium. C\u2019est la fusion nucl\u00e9aire\u00a0: deux noyaux d\u2019hydrog\u00e8ne du c\u0153ur de l\u2019\u00e9toile s\u2019interp\u00e9n\u00e8trent. Ceci n\u2019est possible que si la temp\u00e9rature est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et que les deux noyaux ont assez d\u2019\u00e9nergie pour vaincre la r\u00e9pulsion naturelle qui oppose leurs deux charges positives.<\/p>\n

La fusion de l\u2019hydrog\u00e8ne s\u2019arr\u00eate lorsque 10% de la quantit\u00e9 totale d\u2019hydrog\u00e8ne de l\u2019\u00e9toile ont \u00e9t\u00e9 consomm\u00e9s. La temp\u00e9rature augmente alors \u00e0 plus de 100 millions de degr\u00e9s et c\u2019est la fusion de l\u2019h\u00e9lium (noyau \u00e0 2 protons et 2 neutrons) qui d\u00e9marre. Cette r\u00e9action nucl\u00e9aire va donner naissance au carbone (6 protons, 6 neutrons), et ainsi de suite jusqu\u2019au fer, un \u00e9l\u00e9ment particuli\u00e8rement stable. \u00c0 la fin du processus, l\u2019\u00e9toile pr\u00e9sente une structure en pelure d\u2019oignon. Le fer est au centre, surmont\u00e9 d\u2019\u00e9l\u00e9ments de plus en plus l\u00e9gers qui ont \u00e9t\u00e9 repouss\u00e9s au fur et \u00e0 mesure vers l\u2019ext\u00e9rieur de l\u2019\u00e9toile, jusqu\u2019\u00e0 l\u2019h\u00e9lium et l\u2019hydrog\u00e8ne.<\/p>\n

Les \u00e9l\u00e9ments plus lourds que le fer<\/h2>\n

Par ailleurs, les \u00e9toiles ne se limitent pas \u00e0 la production des \u00e9l\u00e9ments plus l\u00e9gers que le fer. Les astres les plus massifs sont en fait \u00e0 l\u2019origine de tous les \u00e9l\u00e9ments connus. Car une fois la nucl\u00e9osynth\u00e8se termin\u00e9e, le c\u0153ur de l\u2019\u00e9toile compos\u00e9 de fer est si dense qu\u2019il s\u2019effondre sur lui-m\u00eame, donnant naissance \u00e0 une supernova.<\/p>\n

https:\/\/youtu.be\/A1SSwE0dlMQ<\/a><\/p>\n

La nucl\u00e9osynth\u00e8se comme si vous y \u00e9tiez.\u00a0<\/small><\/strong>Cr\u00e9dit : CEA<\/small><\/small><\/p>\n

Ce ph\u00e9nom\u00e8ne produit de l\u2019\u00e9nergie, mais aussi des particules, et notamment des neutrons. Sans charge \u00e9lectrique, ils peuvent ais\u00e9ment se greffer \u00e0 d\u2019autres noyaux pour former des noyaux plus complexes, et se lient donc au fer. C\u2019est gr\u00e2ce \u00e0 cette capture lente de neutrons par les atomes, appel\u00e9e processus s, que sont produits des \u00e9l\u00e9ments plus lourds que le fer comme l\u2019\u00e9tain (50 protons, 68 neutrons).<\/p>\n

L\u2019origine de l\u2019or \u00e9lucid\u00e9e gr\u00e2ce aux ondes gravitationnelles<\/h2>\n

D\u2019autre part, lors de l\u2019explosion d\u2019une supernova, se produit une capture rapide de neutrons. Appel\u00e9e processus r, cette capture a lieu \u00e0 des densit\u00e9s de neutrons et des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es que le processus s. Elle se produit quand les couches internes de l\u2019enveloppe de l\u2019\u00e9toile s\u2019\u00e9crasent sur le noyau stellaire. Des neutrons sont alors cr\u00e9\u00e9s en grandes quantit\u00e9s, et les noyaux atomiques pr\u00e9sents dans l\u2019astre sont confront\u00e9s \u00e0 un fort flux de ces particules. Ils sont oblig\u00e9s d\u2019en absorber plusieurs \u00e0 la fois avant de pouvoir se transformer, d\u2019o\u00f9 l\u2019apparition d\u2019\u00e9l\u00e9ments encore plus lourds que les pr\u00e9c\u00e9dents, par exemple le platine (78 protons, 117 neutrons) et l\u2019or (79 protons, 118 neutrons). Enfin, les atomes lourds produits par les processus s et r peuvent \u00e0 leur tour capturer un ou plusieurs protons. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne nomm\u00e9 processus p se produit \u00e9galement dans les supernovae.<\/p>\n

Le 17 ao\u00fbt 2017, ces trois processus ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9s pour la premi\u00e8re fois. Ce jour l\u00e0, des ondes gravitationnelles issues de la collision de deux \u00e9toiles \u00e0 neutrons sont d\u00e9tect\u00e9es (voir notre dossier\u00a0Les ondes gravitationnelles<\/a>). Un fait in\u00e9dit. Apr\u00e8s avoir localis\u00e9 la source du ph\u00e9nom\u00e8ne, les t\u00e9lescopes terrestres et spatiaux ont alors pu observer en d\u00e9tails ce cataclysme cosmique. Or, lors de la fusion de deux \u00e9toiles \u00e0 neutrons, une fraction de la mati\u00e8re br\u00fblante et dense des deux astres est \u00e9ject\u00e9e du syst\u00e8me, donnant lieu \u00e0 une \u00e9mission lumineuse d\u2019un genre tr\u00e8s particulier: une kilonova.<\/p>\n

Pour les astrophysiciens, au sein de cet \u00e9jecta tr\u00e8s riche en neutrons, de tr\u00e8s nombreuses r\u00e9actions nucl\u00e9aires forment des \u00e9l\u00e9ments lourds par nucl\u00e9osynth\u00e8se. \u00c0 ce jour, les kilonovae sont la seule preuve observationnelle de la synth\u00e8se des \u00e9l\u00e9ments les plus lourds de l\u2019Univers, comme l\u2019or.<\/p>\n

\"Vue

Vue d\u2019artiste d\u2019une kilonova, produite par la fusion de deux \u00e9toiles \u00e0 neutrons, \u00e9v\u00e9nement exceptionnel observ\u00e9 le 17 ao\u00fbt 2017. Ce ph\u00e9nom\u00e8ne est la seule preuve observationnelle de la synth\u00e8se des \u00e9l\u00e9ments les plus lourds de l\u2019Univers, comme l\u2019or.<\/strong> Cr\u00e9dit : ESO\/L. Cal\u00e7ada\/M. Kornmesser<\/small><\/p><\/div>\n

CHNOPS<\/h2>\n

Pourquoi l\u2019expression d\u00e9sormais consacr\u00e9e introduite pour la premi\u00e8re fois par l\u2019astronome am\u00e9ricain Carl Sagan, \u00ab nous sommes tous des poussi\u00e8res d\u2019\u00e9toiles\u00a0\u00bb, fait-elle sens\u00a0? Car chaque \u00eatre vivant sur Terre est fait de CHNOPS \u2013 aucune similitude avec l\u2019eau de vie germanique \u2013 c\u2019est-\u00e0-dire de six \u00e9l\u00e9ments chimiques principaux, en diff\u00e9rentes concentrations : carbone (C), hydrog\u00e8ne (H), azote (N), oxyg\u00e8ne (O), phosphore (P) et soufre (S). Plus pr\u00e9cis\u00e9ment,\u00a097 % des 7 milliards de milliards de milliards d’atomes (7\u00d71027<\/sup>\u00a0atomes)\u00a0qui nous composent sont des CHNOPS.<\/p>\n

En 2016, des astronomes du programme Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ont mesur\u00e9 la concentration d\u2019une trentaine d\u2019\u00e9l\u00e9ments atomiques dans les atmosph\u00e8res, pour la premi\u00e8re fois, de plus de 150 000 \u00e9toiles de la Voie Lact\u00e9e, et ont notamment relev\u00e9 des abondances non n\u00e9gligeables de CHNOPS.<\/p>\n

Tous ces \u00e9l\u00e9ments se sont form\u00e9s il y a plus ou moins longtemps \u00e0 des endroits\u00a0plus ou moins \u00e9loign\u00e9s du nuage\u00a0mol\u00e9culaire qui a donn\u00e9 naissance \u00e0 notre Soleil, et o\u00f9 ils se sont retrouv\u00e9s pi\u00e9g\u00e9s. Ce nuage\u00a0s’est constitu\u00e9 il y a 4,6 milliards d’ann\u00e9es par effondrement de la mati\u00e8re apr\u00e8s l\u2019explosion d’une supernova… Cet \u00e9v\u00e8nement parent de notre Syst\u00e8me solaire est\u00a0baptis\u00e9\u00a0Coatlicue (la m\u00e8re du Soleil dans la cosmogonie azt\u00e8que).<\/p>\n

Enfin, les donn\u00e9es du programme SDSS montrent une forte abondance d\u2019atomes lourds, comme l\u2019oxyg\u00e8ne qui nous compose \u00e0 65%, au centre de la galaxie o\u00f9 se trouvent les \u00e9toiles les plus vieilles. Ainsi, il est tr\u00e8s probable que les \u00e9l\u00e9ments qui nous constituent aient \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9s, il y a bien longtemps, dans les \u00e9toiles proches du centre de notre galaxie.<\/p>\n

\"Liste

Sur cette image, les sept graphiques correspondent \u00e0 des morceaux de spectres d\u2019absorption de sept \u00e9toiles, chacune situ\u00e9e proche du centre de notre galaxie. Un creux bleu (code couleur pour l\u2019oxyg\u00e8ne), signifie que l\u2019oxyg\u00e8ne pr\u00e9sent dans l\u2019atmosph\u00e8re d\u2019une \u00e9toile a absorb\u00e9 le rayonnement \u00e9mis par celle-ci, d\u2019o\u00f9 une plus faible quantit\u00e9 de rayonnement mesur\u00e9 sur Terre, le creux. Plus le creux est important, plus il y a d\u2019oxyg\u00e8ne dans l\u2019atmosph\u00e8re de l\u2019\u00e9toile.<\/strong>
Le corps humain sur la gauche est cod\u00e9 avec les m\u00eames couleurs pour montrer dans quel organe intervient plus particuli\u00e8rement chacun des CHNOPS, de l\u2019oxyg\u00e8ne dans les poumons au phosphore dans les os. La galaxie en fond est notre Voie Lact\u00e9e. Le centre du motif bleu est plac\u00e9 sur la Voie Lact\u00e9e, \u00e0 l\u2019emplacement du Syst\u00e8me solaire. Chaque petit point bleu repr\u00e9sente une des 150 000 \u00e9toiles sur lesquelles ont \u00e9t\u00e9 effectu\u00e9es les mesures SDSS. <\/strong>Cr\u00e9dit : Dana Berry\/SkyWorks Digital Inc.\/SDSS collaboration<\/small><\/p><\/div>\n\t\t\t\t\t\t

\t\t\t\t\r\n\t\t\t\t\t\"visuel\r\n\t\t\t\t<\/a>\r\n\t\t\t\t

Le Ciel au t\u00e9lescope, le guide indispensable pour r\u00e9ussir vos observations<\/a><\/strong><\/p>\r\n\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Selon l\u2019expression bien connue, nous sommes tous des poussi\u00e8res d\u2019\u00e9toiles. Mais qu\u2019est-ce que cela signifie ? Que toute la mati\u00e8re qui nous entoure, et m\u00eame celle qui nous compose, est en fait cr\u00e9\u00e9e dans les \u00e9toiles. 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