Sursaut Gamma : des étoiles à neutrons et de l'or

Je reprends un texte paru dans LA RECHERCHE, mais qu'on trouve également sous forme d'un article plus long, sur le site du CEA, consacré à la recherche fondamentale. L'imagination s'envole quand on évoque des énergies pareilles...

Collision et fusion de deux étoiles à neutrons par smallbrothers
 Une explosion, détectée le 3 juin dernier dans une galaxie distante de 3,9 milliards d'années-lumière, a libéré en moins de 2/10 de seconde autant d'énergie que le Soleil en 1 million d'années.

 Elle s'est traduite par un flash bref et intense de rayons gamma. L'observation de celui-ci et des rayonnements émis par l'événement pendant plusieurs jours confirme que les sursauts gamma « courts » (moins de 1 seconde) trouvent leur origine dans la collision de deux étoiles à neutrons, résidus d'étoiles mortes.

 Découverts dans les années 60, les sursauts gamma sont classés en deux catégories : les sursauts courts (moins de 1 seconde) et les sursauts longs (plusieurs dizaine de secondes). Pour ces derniers, des observations ont permis de déterminer qu'ils sont provoqués par l'effondrement d'une étoile massive en fin de vie.

 Pour les sursauts courts en revanche, l'incertitude régnait. Le modèle le plus vraisemblable reposait sur la collision de deux étoiles à neutrons, cœurs de deux étoiles mortes. La rencontre de ces astres très denses — 1,5 fois la masse du soleil concentré dans un diamètre de 20 km — aboutirait à la création d'un trou noir. « La matière restante autour du trou noir est avalée par ce dernier qui en expulse une petite partie sous la forme de deux jets partant dans deux directions opposées, explique Jacques Paul, astrophysicien au CEA. Dans ces jets, la matière, accélérée à une vitesse proche de celle de la lumière, brille alors intenséments dans le domaine des rayons gamma.

 Mais la découverte ne s'arrête pas là : « En se désintégrant, ces éléments radioactifs vont engendrer une grande quantité d'éléments lourds stables tels que l'or ou l'uranium », note Jacques Paul. Rien que pour l'or, les chercheurs estiment que le choc aurait créé l'équivalent de dix fois la masse de la Lune ! « On pensait que les supernovae, explosions d'étoiles massives, fabriquaient l'essentiel des éléments lourds présents dans l'Univers, poursuit l'astrophysicien. Ces observations suggèrent plutôt que la fusion de deux étoiles à neutrons constitue la source principale de ces éléments rares. »

Pour récolter cette manne céleste, « il n'y a » qu'à attendre 3,9 milliards d'années, qu'une infime partie de ce flux nous atteigne, ou en trouver plus près, mais avant de récolter le fruit de ces rencontres énergétiques, se munir auparavant d'une longue cuillère...

LA RECHERCHE Octobre 2013, No 480

Cédric Villani (Ciel et Espace, mars 2013)

 Je prends la liberté de citer Ciel & Espace de mars 2013, si vous ne l'avez pas lu, courez vite vous procurer le numéro de mars. L'interview de Cédric Villani est d'une grande intelligence, elle a le mérite d'éclairer la lanterne des pauvres lecteurs, et de proposer aux astronomes une remise en ordre vigoureuse de leurs théories :

[...] C&E : L'astronomie vous intéresse, mais vous n'hésitez pas à lui lancer quelques piques. 

C.V. : Un peu, oui. En astronomie, on est souvent dans l'inconnu. On comprend très peu de choses. Mais les astrophysiciens ont une imagination débordante ! Comme ils ne peuvent pas faire d'expérience, ils peuvent à peu près inventer tout ce qu'ils veulent. La matière noire et l'énergie sombre, par exemple... Personnellement, je n'y crois pas. Jusqu'à preuve du contraire, ce sont simplement des constats de « non-compréhension ». La théorie qui décrit l'évolution de l'Univers flanche, c'est un fait, mais a-t-on vraiment besoin d'énergie sombre et de matière noire ?

J'ai des collègues plus virulents encore. Pour eux, l'astrophysique est le seul domaine où l'on transforme en découvertes scientifiques de simples constats d'erreur : « Mince, ma théorie ne fonctionne pas, on dirait qu'il manque de la masse. Bon, c'est parce qu'il y a une nouvelle particule en plus. Je ne sais pas ce que c'est, mais je vais l'appeler matière noire. » Et c'est quoi la matière noire ? « Ce qui explique qu'il manque de la masse. » On tourne en rond, là ! En plus, il y a ce problème de biais : la matière noire n'est pas exactement concentrée là où est la matière visible, elle forme un halo, mais pas complètement... Bref, on peut dire ce que l'on veut.

C&E : En ajoutant des ingrédients à leur recette de l'Univers, les astrophysiciens feraient donc preuve de flemme intellectuelle ?

C.V. : Non, ce n'est pas de la flemme. Il y a un grand travail derrière tout ça. Simplement, l'imagination prend le pas sur la cohérence. Il y a un vrai problème de réflexion sur les modèles, sur leur construction, la simplicité. Bref, sur ce que l'on veut faire. Comme disait Poincaré, la science, ce n'est pas un empilement de concepts, c'est une construction [in La Science et l'hypothèse] Il faut construire sa maison en prenant le temps de réfléchir, pour qu'elle tienne bien, pour que son architecture soit élégante. Si on ajoute un concept à chaque fois qu'on a un problème, on est mal parti... Il y a tellement d'inconnues lorsqu'on parle de l'Univers

[...] Il ne s'agit pas de mettre des problèmes de côté. En science, il faut se colleter avec des problèmes difficiles. Mais il faut avoir un peu de recul. Ne pas présenter les choses avec trop de certitudes. Il est parfaitement légitime de parler d'énergie sombre et de matière noire tant qu'on livre ça comme des hypothèses, avec des limitations, des points d'interrogation...

Le texte et les photos sont repris du numéro de Mars 2013 de Ciel & Espace.