ISOLDE éclaire le mystère des étoiles mourantes

Publié par Adrien le 15/04/2014 à 00:00
Source: CERN
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Que se passe-t-il à l'intérieur d'une étoile mourante ? Une expérience, menée récemment auprès de l'accélérateur REX au CERN, pourrait aider les astrophysiciens à recalculer l'âge de certaines grosses explosions de l'Univers.


La SN1987A est la supernova la plus proche qu'on ait pu observer depuis quatre siècles. Illustration: NASA, ESA/ Pete Challis
Une supernova à effondrement de cœur provoque une explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...) spectaculaire qui peut temporairement surpasser en éclat une galaxie entière. Ces explosions se produisent lorsque des étoiles massives, huit fois plus massives que notre soleil, s'effondrent sur elles-mêmes en rejetant dans l'espace d'énormes quantités de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) et d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...). Le cœur de ces étoiles s'effondre rapidement pour former ensuite soit une étoile à neutrons soit un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...).

Les premières secondes qui suivent une telle explosion sont bien connues. Les éléments qui se trouvent à l'intérieur et à proximité du cœur de l'étoile sont d'abord décomposés par des photons de haute énergie en protons, neutrons et particules alpha. Des neutrinos sont ensuite produits en grande quantité. Mais la suite reste un mystère que les astrophysiciens s'efforcent de résoudre.

Les télescopes optiques révèlent peu de détails sur le mécanisme de l'explosion. Par contre, les observatoires à rayons gamma offrent des indices intéressants, en particulier en ce qui concerne les rayons gamma produits par le titane-44. Cet isotope du titane, qui se crée naturellement au sein des supernovas, est détecté au moment de son éjection, lors de l'explosion. La quantité de titane-44 éjecté indique aux astrophysiciens de quelle manière la supernova a explosé.

En étudiant le comportement du titane-44 à des énergies proches de celles produites au cœur d'une étoile en cours d'effondrement, des chercheurs au CERN espèrent comprendre le mécanisme de ces supernovas.

Dans un article publié en mars, ils font part d'une expérience dans laquelle a été utilisé du titane-44, recueilli dans des déchets d'accélérateur à l'Institut Paul Scherrer (PSI), en Suisse. L'équipe REX, utilisant l'installation ISOLDE au CERN, a accéléré un faisceau de titane-44 dans une chambre remplie d'hélium gazeux afin d'observer les collisions entre l'isotope et les atomes d'hélium. Ces mesures, qui simulent les réactions se produisant dans la zone riche en silicium située juste au-dessus du cœur d'une supernova qui explose, indiquent que la quantité d'isotope rejetée est plus importante qu'on ne le croyait.

Les données ainsi obtenues pourront aider les astrophysiciens à recalculer l'âge de certaines grosses explosions de l'Univers.

ISOLDE

Le séparateur en ligne de masse des isotopes ISOLDE est une installation dédiée à la production d'une grande variété de faisceaux d'ions radioactifs pour de nombreuses expériences différentes dans les domaines de la physique nucléaire (La physique nucléaire est la science qui étudie non seulement le noyau atomique en tant...) et atomique, la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) du solide, la science des matériaux (La science des matériaux repose sur la relation entre les propriétés, la morphologie...) et les sciences de la vie.


L'installation ISOLDE radioactifs Ion Beam. Illustration/ISOLDE

L'installation est située à la Proton Synchrotron Booster (PSB) au CERN, l'Organisation (Une organisation est) européenne pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :). Il est exploité par la collaboration d'ISOLDE, dont les membres présents sont la Belgique, le CERN, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Grèce, Inde, Irlande, Italie, Norvège, Roumanie, Espagne, Suède et Royaume-Uni. La relation entre le CERN et la collaboration ISOLDE est précisé dans un protocole d'entente à partir de 2012 (après ceux de 1993 et ??2007).

Pour plus d'information voir: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269314001580
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