Une équipe de recherche dirigée par le professeur Yong-Zhong Qian de l'École de physique et d'astronomie de l'Université du Minnesota utilise de nouveaux modèles et des preuves provenant de météorites pour montrer qu'une supernova de faible masse a déclenché la formation de notre système solaire.

Les résultats sont publiés dans le dernier numéro de Communication Nature .

Il y a environ 4,6 milliards d'années, un nuage de gaz et de poussière qui a finalement formé notre système solaire a été perturbé. L'effondrement gravitationnel qui a suivi a formé le proto-Soleil avec un disque environnant où les planètes sont nées. Une supernova, une étoile explosant à la fin de son cycle de vie, aurait assez d'énergie pour comprimer un tel nuage de gaz. Pourtant, il n'y avait aucune preuve concluante pour soutenir cette théorie. En outre, la nature de la supernova déclenchante est restée insaisissable.

Qian et ses collaborateurs ont décidé de se concentrer sur les noyaux à courte durée de vie présents dans le système solaire primitif. En raison de leur courte durée de vie, ces noyaux ne pouvaient provenir que de la supernova déclenchante. Leurs abondances dans le système solaire primitif ont été déduites de leurs produits de désintégration dans les météorites. Comme les débris de la formation du système solaire, les météorites sont comparables aux restes de briques et de mortier sur un chantier de construction. Ils nous disent de quoi est fait le système solaire et en particulier, quels noyaux à courte durée de vie la supernova déclenchante a fourni.

"Ce sont les preuves médico-légales dont nous avons besoin pour nous aider à expliquer comment le système solaire s'est formé, " a déclaré Qian. "Cela indique une supernova de faible masse comme déclencheur."

Qian est un expert de la formation de noyaux dans les supernovae. Ses recherches antérieures se sont concentrées sur les divers mécanismes par lesquels cela se produit dans les supernovae de différentes masses. Son équipe comprend l'auteur principal de l'article, Projjwal Banerjee, qui est un ancien Ph.D. étudiant et chercheur associé postdoctoral, et collaborateurs de longue date Alexander Heger de l'Université Monash, Australie, et Wick Haxton de l'Université de Californie, Berkeley. Qian et Banerjee ont réalisé que les efforts précédents pour étudier la formation du système solaire étaient axés sur un déclencheur de supernova de masse élevée, qui aurait laissé un ensemble d'empreintes nucléaires qui ne sont pas présentes dans les archives météoriques.

Qian et ses collaborateurs ont décidé de tester si une supernova de faible masse, environ 12 fois plus lourd que notre soleil, pourrait expliquer le record météoritique. Ils ont commencé leurs recherches en examinant le béryllium-10, un noyau à vie courte qui possède 4 protons (d'où le quatrième élément du tableau périodique) et 6 neutrons, pesant 10 unités de masse. Ce noyau est largement répandu dans les météorites.

En fait, l'omniprésence du béryllium-10 était un mystère en soi. De nombreux chercheurs avaient émis l'hypothèse que la spallation - un processus par lequel des particules de haute énergie éliminent les protons ou les neutrons d'un noyau pour former de nouveaux noyaux - par les rayons cosmiques était responsable du béryllium-10 trouvé dans les météorites. Qian a déclaré que cette hypothèse implique de nombreuses entrées incertaines et suppose que le béryllium-10 ne peut pas être fabriqué dans des supernovae.

En utilisant de nouveaux modèles de supernovae, Qian et ses collaborateurs ont montré que le béryllium-10 peut être produit par spallation de neutrinos dans des supernovae de masses faibles et élevées. Cependant, seule une supernova de faible masse déclenchant la formation du système solaire est cohérente avec le record météoritique global.

"Les résultats de cet article ont ouvert une toute nouvelle direction dans notre recherche, " a déclaré Qian. " En plus d'expliquer l'abondance du Béryllium-10, ce modèle de supernova de faible masse expliquerait également les noyaux à courte durée de vie Calcium-41, Palladium-107, et quelques autres trouvés dans des météorites. Ce qu'il ne peut expliquer doit alors être attribué à d'autres sources qui nécessitent une étude détaillée. »

Qian a déclaré que le groupe aimerait examiner les mystères restants entourant les noyaux à courte durée de vie trouvés dans les météorites. Le premier pas, est cependant de corroborer davantage leur théorie en examinant le lithium-7 et le bore-11 qui sont produits avec le béryllium-10 par spallation de neutrinos dans les supernovae. Qian a déclaré qu'ils pourraient examiner cela dans un futur article et a exhorté les chercheurs qui étudient les météorites à examiner les corrélations entre ces trois noyaux avec des mesures précises.