C'est tout autour de nous. Chaque jour de notre vie, nous sommes en contact avec elle. En réalité, nous en sommes faits :ancienne poussière d'étoile.

Tous les atomes qui nous entourent ont été témoins des explosions les plus violentes de l'univers. Leurs voyages dans l'espace sont les plus longs, les voyages les plus rudes et les plus solitaires qu'on puisse imaginer.

L'hydrogène dans l'eau que nous buvons est le plus léger de tous les éléments, et cela remonte au Big Bang au début de l'univers. éléments plus lourds, comme le fer dans notre sang et l'oxygène dans l'air que nous respirons, ont été forgés en étoiles et éjectés lorsqu'ils ont explosé à la fin de leur vie.

La poussière des explosions stellaires lointaines tombe toujours sur Terre dans une douce, pluie presque imperceptible. Dans mes recherches, Je recherche des traces de cette poussière pour découvrir comment l'explosion d'étoiles a affecté l'histoire de la Terre et peut-être découvrir des indices sur l'origine des éléments les plus lourds de l'univers.

Atomes de chasse

Pendant de nombreuses années, mes collègues et moi avons cherché de la poussière d'étoile fraîche (ou tout autre type de poussière interstellaire) à travers la poubelle géante que nous appelons notre maison :la Terre. Nous avons besoin de poussières tombées relativement récemment (en termes cosmiques), parce que nous avons alors une chance de remonter à un événement et à un endroit comme une étoile explosive particulière.

Spécifiquement, on cherche des atomes de fer-60 (ou ⁶⁰Fe), un isotope radioactif du fer. Le fer-60 est très rare sur Terre, car il est principalement produit dans les étoiles massives et se trouve en petites quantités dans la poussière cosmique et les météorites. Cependant, il a une demi-vie de 2,6 millions d'années, ce qui signifie que les atomes qui arrivent ici restent longtemps avant de se désintégrer.

Seule une infime quantité de fer 60 pleut sur Terre :chaque centimètre carré de la surface de la planète reçoit quelques atomes par an. Si vous tirez la langue pendant une année complète, vous pourriez ne goûter qu'une poignée d'atomes de fer-60.

Pour trouver du fer 60, nous avons besoin de l'aide de la nature :des zones de la surface de la Terre qui sont en grande partie intactes et forment une "archive géologique" qui concentre et stocke le fer 60 au fil du temps.

Traces sous la mer

Le fer-60 des étoiles a été découvert pour la première fois en 2004, dans des couches de roches profondes appelées « croûte ferromanganèse ». Ces couches dures contenant du fer se développent très lentement :en un million d'années, la croûte ne grossira que de quelques millimètres.

Ces voûtes géologiques ont conservé leur fer 60 jusqu'à ce que des échantillons soient prélevés et étudiés à l'aide d'une technique ultra-sensible appelée spectrométrie de masse par accélérateur.

Le fer 60 trouvé en 2004 suggérait que la Terre avait subi un afflux de poussière interstellaire provenant d'une étoile (ou supernova) en explosion il y a environ 2 millions d'années. En 2016, cela a été confirmé par plusieurs études indépendantes sur les sédiments océaniques, des croûtes sous-marines et même des roches de la Lune.

Plus récemment, des traces de fer-60 trouvées dans les fonds marins ont révélé un autre afflux de poussière interstellaire il y a environ 7 millions d'années.

Nous savons donc que la Terre a été touchée par au moins deux explosions stellaires proches au cours des derniers millions d'années. Les données recueillies indiquaient en outre qu'il pleuvait peut-être encore du fer 60 sur Terre au cours des deux cent mille dernières années.

La poussière interstellaire tombe-t-elle encore aujourd'hui ?

La recherche de poussière interstellaire ces derniers temps est plus difficile car la nature ne nous aide plus beaucoup.

D'abord, il n'y a aucune concentration de fer-60 possible sur une période de temps de quelques années. Cela signifie que nous devons prélever un échantillon sur une zone beaucoup plus grande pour trouver un nombre utile d'atomes de fer-60.

Seconde, depuis que les humains ont inventé les armes nucléaires et d'autres technologies nucléaires, il y a beaucoup de nouveaux isotopes radioactifs présents sur Terre. Il y a donc une petite chance que le fer 60 que vous trouvez aujourd'hui ait été créé par des humains plutôt que par des étoiles explosives.

Il n'y a pas beaucoup d'endroits où chercher la poussière interstellaire récente par sa signature fer-60, mais l'un d'eux se trouve dans la neige pure de l'Antarctique lointain. Toujours, vous devez collecter plusieurs centaines de kilogrammes de neige pour un échantillon suffisamment gros pour mesurer de manière fiable s'il contient ou non du fer-60 interstellaire.

En 2019, nous avons analysé 500 kilogrammes de neige antarctique et trouvé 10 atomes de fer-60. La neige que nous avons ramassée n'avait pas plus de 20 ans, et était à peu près le montant qui tomberait en un an sur 6 mètres carrés de sol en Antarctique.

Le fer-60 était d'origine interstellaire et parfaitement dans les attentes des mesures précédentes, et nous avons également exclu l'activité nucléaire humaine comme source. C'était la première preuve qu'il y avait encore de la poussière interstellaire provenant des supernovae qui pleuvait sur nous tous les jours.

Nous avons pu confirmer ce résultat et l'étendre sur les 35 derniers, 000 ans en recherchant dans les sédiments océaniques. Combinant toutes les preuves, nous avons maintenant un record d'afflux de poussières interstellaires, sur une échelle d'années, des milliers d'années, et des millions d'années.

L'avenir de la poussière d'étoile ancienne

Quelle est la prochaine étape dans la chasse à la poussière d'étoile? Tout d'abord, nous avons encore un écart dans les données dans les 100, Gamme de 000 ans qui doit être remplie pour bien comprendre l'origine et la connexion des influx observés.

Une autre piste de recherche consiste à utiliser ce que nous savons des afflux de fer-60 pour rechercher quelque chose de beaucoup plus lourd, plutonium-244. Il s'agit de l'isotope radioactif du plutonium à la vie la plus longue avec une demi-vie de 81 millions d'années.

Comme environ la moitié des éléments plus lourds que le fer, le plutonium-244 est créé par une série de réactions nucléaires appelées processus r astrophysique. Cependant, bien que les scientifiques comprennent comment ce processus fonctionne, pourtant nous ne savons pas où dans l'univers ces éléments lourds sont produits.

On pensait que les supernovae impliquaient les bonnes conditions pour que le processus r se produise, mais il existe également des preuves suggérant que de nombreux éléments lourds peuvent plutôt être produits lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision.

Une façon de faire la lumière sur cette question est de chercher du plutonium-244 aux mêmes endroits où nous avons trouvé du fer-60, dont nous savons qu'elle provient des supernovae.

Dans mon doctorat. recherche je vais revenir aux racines de la chasse au fer-60, les croûtes de ferromanganèse. Si nous trouvons que le plutonium-244 suit le fer-60, cela pourrait pointer vers un r-processus stellaire. La chasse est en cours.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.