Notes sur la fin des étoiles en astronomie: la nucléosynthèse, Notes de Astronomie
Caroline_lez
Caroline_lez9 January 2014

Notes sur la fin des étoiles en astronomie: la nucléosynthèse, Notes de Astronomie

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Notes d'astronomie sur la fin des étoiles en astronomie: la nucléosynthèse. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: l'hydrogène et l'hélium, les nébuleuses planétaires, les éléments les plus lourds.
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La fin des étoiles en astronomie :

Nucléosynthèse

Les étoiles massives jouent un rôle essentiel dans l'évolution chimique du cosmos. En effet,

comme nous le verrons plus tard, l'univers n'est à l'origine constitué que de deux éléments

chimiques, l'hydrogène et l'hélium. S'il en restait à ce stade, il serait bien morne, aucune chimie

ne se développerait, aucune planète ne pourrait se former et la vie ne pourrait pas naître. Les

étoiles peu massives essayent de remédier à ce problème en produisant quelques éléments plus

lourds comme le carbone ou l'oxygène et en les éjectant vers l'espace par l'intermédiaire des

vents stellaires et des nébuleuses planétaires. Leur influence est cependant limitée, du fait du

petit nombre d'éléments créés et de la masse relativement faible mise en jeu.

La nébuleuse N 70 dans le Grand Nuage de Magellan. Il s'agit d'une énorme bulle de gaz interstellaire,

de 300 années-lumière de diamètre, engendrée par le vent stellaire d'étoiles massives et par des

explosions de supernova. Crédit : ESO/VLT

Le rôle majeur dans la création des éléments chimiques revient aux étoiles massives. Nous

avons vu qu'au cours de leur vie, celles-ci sont le siège d'une succession de réactions

nucléaires de plus en plus complexes qui aboutissent à tous les éléments plus légers que fer-

56, par exemple le silicium, le soufre ou le cuivre. Mais ces étoiles ne se contentent pas de

produire des éléments lourds, elles se chargent aussi de les distribuer. Elles le font lors de

l'explosion finale, lorsque l'enveloppe, riche en éléments nouveaux, est déchirée et expulsée

vers les espaces interstellaires. Ainsi, génération après génération, les étoiles massives

enrichissent peu à peu l'univers en éléments lourds, lui permettent de développer une chimie

complexe et lui donnent l'opportunité de créer la vie.

Les éléments les plus lourds

Les étoiles massives ne se limitent pas à produire des éléments chimiques plus légers que le

fer-56. Elles vont en fait être à l'origine de tous les éléments que nous connaissons. Nous

l'avons déjà remarqué, les réactions nucléaires produisent non seulement de l'énergie, mais

aussi diverses particules, en particulier des neutrons. Ceux-ci ne portent pas de charge

électrique et ne sont pas soumis à la répulsion électrique des autres noyaux. Les neutrons

peuvent donc facilement se coller à d'autres noyaux et augmenter leur masse. Ensuite, si

l'ensemble ainsi créé n'est pas stable, il va se transmuter et donner finalement naissance à un

nouvel élément chimique. C'est grâce à ce processus, appelé la capture lente de neutrons, que

sont produits certains éléments plus lourds que le fer, comme par exemple l'or ou le plomb.

Pour aller encore plus loin et créer les éléments les plus lourds, il faut avoir recours à la capture

rapide de neutrons. Celle-ci se produit au moment même de l'explosion de la supernova.

Lorsque les couches internes de l'enveloppe s'écrasent sur le noyau, elles sont soumises à de

très fortes températures et pressions. Ces conditions donnent lieu à de nombreuses réactions

nucléaires et à la production de neutrons en grandes quantités. Les noyaux lourds sont alors

confrontés à un fort flux de ces particules. Ils sont obligés d'en absorber beaucoup avant d'être

capables de se transmuter, d'où l'apparition d'éléments encore plus lourds que les précédents,

par exemple l'uranium et le plutonium.

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