La plupart des divers éléments de l’univers proviennent de supernovae. Nous sommes littéralement constitués de la poussière de ces étoiles mortes depuis longtemps et d’autres processus astrophysiques. Mais les détails de la façon dont tout cela se produit sont quelque chose que les astronomes s’efforcent de comprendre.
Comment les différents isotopes produits par les supernovae déterminent-ils l’évolution des systèmes planétaires ? Parmi les différents types de supernovae, laquelle joue le plus grand rôle dans la création des abondances élémentaires que nous observons aujourd’hui ? Une façon pour les astronomes d’étudier ces questions consiste à examiner les grains présolaires.
Ce sont des grains de poussière formés bien avant la formation du soleil. Certains d’entre eux ont été chassés d’anciens systèmes alors qu’une étoile allumait son four nucléaire et débarrassait son système de la poussière. D’autres se sont formés à partir des restes de supernovae et de collisions stellaires. Quelle que soit son origine, chaque grain présolaire possède une empreinte isotopique unique qui nous raconte son histoire.
Pendant des décennies, nous n’avons pu étudier que les grains présolaires trouvés dans les météorites, mais des missions telles que Stardust ont capturé des particules de comètes, nous offrant ainsi une source d’étude plus riche. Les observations des radiotélescopes tels qu’ALMA permettent aux astronomes d’examiner les rapports isotopiques de ces grains à leur point d’origine. Nous pouvons désormais étudier les grains présolaires en laboratoire et dans l’espace.
UN nouvelle étude posté sur le arXiv Le serveur de prépublication compare les deux, en se concentrant sur le rôle des supernovae.
Ils ont découvert que la collecte physique des grains présolaires sera cruciale pour comprendre leurs origines. Par exemple, les supernovae de type II, également connues sous le nom de supernovae à effondrement du noyau, sont connues pour produire du titane-44, qui est un isotope instable. Grâce aux processus de décomposition, cela peut créer un excès de calcium 44 dans les grains présolaires.
Mais les grains rejetés par les jeunes systèmes stellaires contiennent également un excès de calcium 44. Dans le premier cas, les grains se forment avec du titane, qui se désintègre ensuite en calcium, tandis que dans le second cas, les grains se forment directement avec le calcium. Nous ne pouvons pas faire la distinction entre les deux simplement en examinant les rapports isotopiques. Il faut plutôt examiner la répartition spécifique du calcium 44 dans le grain.
L’équipe a découvert qu’en utilisant la spectrométrie de masse des ions secondaires à l’échelle nanométrique (NanoSIMS), elle pouvait distinguer l’origine des grains trouvés dans les météorites. Des complexités similaires sont observées avec les isotopes du silicium et du chrome.
Dans l’ensemble, l’étude prouve que nous aurons besoin de beaucoup plus d’études pour déterminer les origines des grains présolaires que nous collectons. Mais à mesure que nous comprendrons mieux les grains que nous collectons ici sur Terre, ils devraient nous aider à mieux comprendre comment les éléments sont forgés dans les fours nucléaires des grandes étoiles.
Plus d’informations :
Nan Liu et al, Les grains présolaires comme sondes de nucléosynthèse de supernova, arXiv (2024). DOI : 10.48550/arxiv.2410.19254