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Le bijou que vous portez au doigt ou le circuit imprimé de votre téléphone peuvent contenir une histoire qui commence bien au-delà de notre planète. Ces métaux précieux pourraient provenir des magnétars. Des recherches récentes ont montré que ces objets célestes pourraient être à l’origine d’une part importante des éléments les plus lourds de l’Univers, comme l’or et le platine. Cette hypothèse repose sur un événement cosmique enregistré en décembre 2004, lorsque la Terre a été brièvement frappée par un violent sursaut gamma.
Une question fondamentale sur l’histoire de l’Univers
Lors du Big Bang, seuls des éléments légers comme l’hydrogène, l’hélium et un peu de lithium ont été créés. Les étoiles ont ensuite forgé des éléments plus lourds, comme le fer, dans leur cœur. Mais l’origine des éléments encore plus lourds, tels que l’or, longtemps restait énigmatique. « C’est une question fondamentale qui touche à la formation de la matière complexe dans l’Univers », explique Anirudh Patel, doctorant à l’université Columbia. « C’est une énigme fascinante qui n’a pas encore été entièrement résolue. »
En 2004, les instruments des agences spatiales NASA et ESA ont capté un puissant flash de rayons gamma, suivi, dix minutes plus tard, d’un signal plus faible. L’origine de cet événement restait mystérieuse, jusqu’à ce que des chercheurs réexaminent des décennies de données satellitaires. Ils ont alors découvert que cette explosion provenait du magnétar SGR 1806-20, une étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique un trillion de fois plus puissant que celui de la Terre.
Ces étoiles subissent parfois des « tremblements d’étoile » qui libèrent une énergie phénoménale, équivalente à celle que le Soleil émet en un million d’années, en une fraction de seconde. Une étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters suggère que ces éruptions massives pourraient être responsables de 10 % des éléments plus lourds que le fer dans notre galaxie.
Un scénario théorique désormais renforcé par les observations
Brian Metzger, coauteur de l’étude et chercheur à l’institut Flatiron, souligne l’importance de cette découverte : « C’est seulement la deuxième fois que nous obtenons une preuve directe de la formation de ces éléments, la première étant lors de collisions d’étoiles à neutrons. Cela marque une avancée importante dans notre compréhension de l’origine des éléments lourds. »
En 2024, Metzger et ses collègues avaient déjà publié une modélisation théorique dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ils ont calculé l’impact d’une énorme éruption de magnétar sur la croûte d’une étoile à neutrons et l’éjection massive de baryons dans l’espace, où les éléments lourds pourraient se former. Les étoiles à neutrons, formées par l’explosion de supernovas, sont si denses qu’une cuillère à café de leur matière pèserait un milliard de tonnes. Les magnétars, encore plus extrêmes, sont entourés de champs magnétiques colossaux qui peuvent déformer leur surface et provoquer des « séismes stellaires ».
En comparant ces modèles à des données issues de satellites comme RHESSI, Wind (de la NASA) et l’observatoire INTEGRAL de l’ESA, les scientifiques ont pu valider cette hypothèse. L’éruption de 2004 aurait ainsi généré près de deux millions de milliards de kilogrammes d’éléments lourds, soit environ un tiers de la masse de la Terre. Ces éléments, projetés à des vitesses impressionnantes (10 % de celle de la lumière), se désintègrent en métaux stables comme l’or.
Une nouvelle explication pour les jeunes galaxies
Ces éruptions violentes pourraient expliquer pourquoi les jeunes galaxies contiennent davantage d’éléments lourds que ce que les seules fusions d’étoiles à neutrons ne peuvent justifier. « Ces phénomènes pourraient résoudre un problème majeur en astrophysique », précise Patel.
Le lancement du spectromètre COSI de la NASA, prévu pour 2027, devrait permettre d’aller plus loin. Cet instrument pourra détecter les rayons gamma émis par les métaux fraîchement créés lors de ces éruptions. Bien que rares dans une galaxie donnée, ces événements se produiraient environ une fois par an quelque part dans l’Univers observable. COSI aidera à identifier les éléments produits, améliorant ainsi notre compréhension de leur origine.
De plus, les astrophysiciens comptent réanalyser d’anciennes données satellitaires, à la recherche d’autres événements similaires qui seraient passés inaperçus à l’époque. « C’est fascinant de penser que les métaux précieux qui nous entourent, dans nos téléphones ou ordinateurs, pourraient provenir d’environnements aussi extrêmes », conclut Patel.
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