Le processus triple alpha dans les supernovae présente un nouveau mystère
Des chercheurs de la Michigan State University (MSU) ont découvert que l'une des réactions les plus importantes de l'univers peut recevoir une impulsion énorme et inattendue à l'intérieur d'étoiles explosives appelées supernovae.
La découverte remet également en question les idées sur la façon dont certains des éléments lourds de la Terre sont créés. En particulier, il réfute la théorie qui explique l'abondance inhabituellement élevée de certaines formes ou isotopes des éléments ruthénium et molybdène sur la planète.
Les résultats, publiés le 2 décembre dans la revue Nature, montrent que les régions les plus internes des supernovae peuvent créer des atomes de carbone 10 fois plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Cette formation de carbone se produit par une réaction connue sous le nom de processus triple alpha.
«La réaction triple alpha est à bien des égards la réaction la plus importante. Il définit notre existence », disent les chercheurs.
Presque tous les atomes qui composent la Terre et tout ce qui s'y trouve, y compris les humains, ont été créés dans les étoiles. Les fans de l'écrivain et scientifique Carl Sagan se souviendront peut-être de sa célèbre citation: «Nous sommes tous faits d'étoiles». Aucune matière stellaire n'est peut-être plus importante pour la vie sur Terre que le carbone, formé dans l'espace à la suite du processus triple alpha.
Le processus commence avec les particules alpha, qui sont les noyaux d'atomes ou les noyaux d'hélium. Chaque particule alpha est constituée de deux protons et de deux neutrons.
Dans le processus triple alpha, les étoiles combinent trois particules alpha pour créer une nouvelle particule avec six protons et six neutrons. C'est la forme de carbone la plus abondante de l'univers. Il existe d'autres isotopes produits par d'autres processus nucléaires, mais ils représentent un peu plus de 1% des atomes de carbone de la Terre.
Cependant, les scientifiques disent que la fusion de trois particules alpha est généralement un processus inefficace à moins que quelque chose ne l'aide. Les chercheurs ont découvert que dans les régions les plus internes des supernovae pourraient être de telles aides: un excès de protons. Ainsi, une supernova riche en protons pourrait accélérer la réaction triple alpha.
Mais l'accélération de la réaction triple alpha inhibe également la capacité de la supernova à créer des éléments plus lourds sur le tableau périodique. Ceci est important car les scientifiques ont longtemps cru que les supernovae riches en protons créaient une abondance étonnante de certains isotopes du ruthénium et du molybdène sur Terre, qui contiennent environ 100 protons et neutrons.
«Vous ne fabriquez pas ces isotopes ailleurs», a déclaré Luke Roberts, auteur de l'article. Mais à en juger par la nouvelle étude, vous ne les obtiendrez probablement pas non plus dans des supernovae riches en protons. "Ce qui m'excite, c'est que nous devons maintenant trouver une autre façon d'expliquer leur existence."
Les chercheurs ont ajouté qu'il existe d'autres idées, mais aucune d'entre elles ne satisfait pleinement les scientifiques nucléaires. De plus, aucune des théories existantes n'a encore intégré cette nouvelle découverte. «Quoi qu'il arrive ensuite, nous devons considérer les effets de la réaction triple alpha accélérée. C'est un mystère intéressant. "
Et si les chercheurs ont exprimé une légère déception que le résultat obtenu contredit les idées de longue date sur la création d'éléments, ils disent également que la découverte contribuera au développement de nouvelles sciences et à une meilleure compréhension de l'univers.