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    Les trous noirs primordiaux ont peut-être aidé à forger des éléments lourds

    Représentation d'artiste d'une étoile à neutrons. Crédit :NASA

    Les astronomes aiment dire que nous sommes les sous-produits des étoiles, des fours stellaires qui, il y a longtemps, ont fusionné l'hydrogène et l'hélium en éléments nécessaires à la vie grâce au processus de nucléosynthèse stellaire.

    Comme l'a dit un jour le regretté Carl Sagan :« L'azote dans notre ADN, le calcium dans nos dents, le fer dans notre sang, le carbone de nos tartes aux pommes a été fabriqué à l'intérieur d'étoiles en train de s'effondrer. Nous sommes faits d'étoffes de stars."

    Mais qu'en est-il des éléments les plus lourds du tableau périodique, des éléments tels que l'or, platine et uranium ?

    Les astronomes pensent que la plupart de ces "éléments du processus r" - des éléments beaucoup plus lourds que le fer - ont été créés, soit au lendemain de l'effondrement d'étoiles massives et des explosions de supernova associées, ou dans la fusion de systèmes d'étoiles à neutrons binaires.

    "Un autre type de four était nécessaire pour forger l'or, platine, l'uranium et la plupart des autres éléments plus lourds que le fer, " a expliqué George Fuller, un astrophysicien théoricien et professeur de physique qui dirige le Center for Astrophysics and Space Sciences de l'UC San Diego. "Ces éléments se sont très probablement formés dans un environnement riche en neutrons."

    Dans un article publié le 7 août dans la revue Lettres d'examen physique , lui et deux autres astrophysiciens théoriciens de l'UCLA - Alex Kusenko et Volodymyr Takhistov - proposent un autre moyen par lequel les étoiles auraient pu produire ces éléments lourds :de minuscules trous noirs qui sont entrés en contact avec et sont capturés par les étoiles à neutrons, puis les détruire.

    Les étoiles à neutrons sont les étoiles les plus petites et les plus denses connues, si dense qu'une cuillerée de leur surface a une masse équivalente de trois milliards de tonnes.

    Les petits trous noirs sont plus spéculatifs, mais de nombreux astronomes pensent qu'ils pourraient être un sous-produit du Big Bang et qu'ils pourraient maintenant constituer une fraction de la "matière noire" - l'invisible, des choses presque sans interaction que les observations révèlent existent dans l'univers.

    Si ces minuscules trous noirs suivent la répartition de la matière noire dans l'espace et coexistent avec les étoiles à neutrons, Fuller et ses collègues soutiennent dans leur article qu'une physique intéressante se produirait.

    Ils calculent ça, dans de rares cas, une étoile à neutrons capturera un tel trou noir puis sera dévorée de l'intérieur par celui-ci. Ce processus violent peut conduire à l'éjection d'une partie de la matière dense des étoiles à neutrons dans l'espace.

    "Les petits trous noirs produits dans le Big Bang peuvent envahir une étoile à neutrons et la manger de l'intérieur, " expliqua Fuller. " Dans les dernières millisecondes de la disparition de l'étoile à neutrons, la quantité de matière riche en neutrons éjectée est suffisante pour expliquer les abondances observées d'éléments lourds."

    "Alors que les étoiles à neutrons sont dévorées, " il ajouta, "ils tournent et éjectent de la matière neutronique froide, qui décompresse, se réchauffe et fabrique ces éléments."

    Ce processus de création des éléments les plus lourds du tableau périodique fournirait également des explications à un certain nombre d'autres énigmes non résolues dans l'univers et au sein de notre propre galaxie de la Voie lactée.

    "Comme ces événements se produisent rarement, on peut comprendre pourquoi seule une galaxie naine sur dix est enrichie en éléments lourds, " a déclaré Fuller. " La destruction systématique des étoiles à neutrons par les trous noirs primordiaux est cohérente avec la rareté des étoiles à neutrons dans le centre galactique et dans les galaxies naines, où la densité des trous noirs devrait être très élevée."

    En outre, les scientifiques ont calculé que l'éjection de matière nucléaire des minuscules trous noirs dévorant les étoiles à neutrons produirait trois autres phénomènes inexpliqués observés par les astronomes.

    « Ils sont un affichage distinctif de la lumière infrarouge (parfois appelé « kilonova »), une émission radio qui pourrait expliquer les mystérieux Fast Radio Bursts provenant de sources inconnues au plus profond du cosmos, et les positons détectés dans le centre galactique par les observations aux rayons X, " a déclaré Fuller. " Chacun d'eux représente des mystères de longue date. Il est en effet surprenant que les solutions de ces phénomènes apparemment sans rapport puissent être liées à la fin violente des étoiles à neutrons aux mains de minuscules trous noirs. »

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