L’univers cache encore bien des
secrets. L’un d’eux, longtemps resté sans réponse, concerne
l’origine de l’or, du platine, de l’uranium et de tous les éléments
plus lourds que le fer. Où et comment ces matériaux précieux
ont-ils été créés ? Une nouvelle étude vient peut-être d’apporter
la réponse… et elle est aussi spectaculaire qu’inattendue : ces
métaux pourraient provenir d’explosions dévastatrices d’étoiles
mortes, les magnétars.
La genèse des métaux
lourds : une énigme vieille de 50 ans
On sait que les
éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium sont nés dans les
premières secondes de l’univers, lors du Big Bang. D’autres, comme
le carbone ou l’oxygène, se forment dans les étoiles, par fusion
nucléaire. Mais dès qu’il s’agit d’éléments plus lourds que le fer,
les choses se compliquent.
Ces métaux
nécessitent un environnement explosif et une surabondance de
neutrons pour pouvoir être synthétisés via un mécanisme connu sous
le nom de processus r (ou « capture rapide de neutrons »). Jusqu’à
récemment, les seules candidates sérieuses étaient les fusions
d’étoiles à neutrons — des événements rares mais intenses,
confirmés par une célèbre observation en 2017. Cependant, leur
fréquence ne colle pas avec l’abondance d’éléments lourds que l’on
observe dans certaines jeunes galaxies. Il manquait donc une autre
source.
Des géants
magnétiques au cœur du mystère
C’est ici qu’entrent
en scène les magnétars. Ces étoiles à neutrons ultra-denses — avec
une masse équivalente à celle du Soleil concentrée dans une sphère
de 20 km — possèdent des champs magnétiques parmi les plus intenses
de l’univers, jusqu’à 1000 milliards de fois celui de la Terre. De
temps à autre, ces objets relâchent des quantités colossales
d’énergie sous forme de sursauts gamma ultra-puissants, lors
d’éruptions géantes provoquées par l’instabilité de leur champ
magnétique.
Les simulations menées par
l’équipe new-yorkaise montrent qu’une seule de ces éruptions
pourrait suffire à former une masse équivalente à une petite
planète en métaux lourds. On parle de 2 millions de milliards de
milliards de kilos — assez pour forger des montagnes d’or et de
platine… ou fabriquer des milliards de téléphones.
Une rupture dans la croûte d’une étoile à neutrons fortement
magnétisée, représentée ici par une vue d’artiste, peut déclencher
des éruptions de haute énergie. Crédit image : Goddard Space Flight
Center de la NASA/S. Wiessinger
Un événement oublié
qui change tout
Pour tester leur
théorie, les chercheurs ont revisité une observation vieille de 20
ans : l’explosion du magnétar SGR 1806–20, détectée en 2004.
L’éruption avait illuminé notre système solaire pendant une
fraction de seconde, saturant les capteurs de plusieurs satellites.
À l’époque, l’événement avait été classé comme exceptionnel, mais
sans qu’on en comprenne toutes les implications.
Aujourd’hui, ce
sursaut apparaît comme le prototype parfait d’un événement capable
de générer du processus r en quantité. Les simulations s’y ajustent
comme un gant. « Quand nous avons vu à quel point notre modèle
correspondait à l’éruption de 2004, on a su qu’on tenait quelque
chose », explique Brian Metzger, chercheur au Center for
Computational Astrophysics.
Une piste sérieuse,
mais pas la seule
Si cette hypothèse se
confirme, ces éruptions pourraient expliquer jusqu’à 10 % des
métaux lourds présents dans notre galaxie. Ce n’est pas tout — mais
c’est déjà beaucoup. Cela pourrait aussi résoudre une anomalie
cosmique : la présence d’éléments lourds dans des galaxies très
jeunes, là où les fusions d’étoiles à neutrons n’ont pas encore eu
le temps de se produire.
Mais l’histoire ne
s’arrête pas là. « Il reste probablement un troisième, voire un
quatrième type d’événement que nous n’avons pas encore
identifié », note Metzger. Car l’univers a plus d’un tour dans
son sac.
Un avenir plein de
promesses… et d’explosions
Prochaine étape : la
mise en orbite en 2027 du Compton Spectrometer and Imager, une
mission de la NASA conçue pour détecter avec précision ce genre
d’explosions. Grâce à lui, les chercheurs espèrent pouvoir observer
en direct la naissance des éléments les plus lourds du cosmos.
En attendant, il est
fascinant de penser que l’or que vous portez au doigt, ou celui qui
compose les circuits de votre smartphone, est peut-être né dans le
cœur incandescent d’un magnétar, lors d’une explosion inimaginable
il y a des milliards d’années.
