Les étoiles
D’où viennent les atomes dont nous sommes faits ?
Le fer de ton sang et le calcium de tes os ont été fabriqués dans des étoiles.
Tout ce qui t’entoure, et toi aussi, est fait de toutes petites briques invisibles appelées atomes. Et la plupart de ces briques ont été fabriquées dans des étoiles !
Les étoiles sont comme des cuisines géantes : à l’intérieur, elles transforment des petits atomes en plus gros. Quand certaines étoiles meurent, elles explosent et envoient ces atomes dans l’espace, comme une pluie de paillettes.
Ces paillettes ont ensuite servi à fabriquer le Soleil, la Terre… et toi ! Le calcium de tes os et le fer de ton sang viennent d’étoiles. Tu es fait de poussières d’étoiles !
Juste après le Big Bang, l’Univers ne contenait presque que les deux atomes les plus simples : l’hydrogène et l’hélium. Tous les autres ont été fabriqués plus tard, dans les étoiles.
Au cœur des étoiles, la fusion nucléaire assemble des noyaux légers en noyaux plus lourds : l’hélium donne du carbone, puis de l’oxygène, et dans les étoiles très massives, du silicium, du calcium, jusqu’au fer. À la fin de leur vie, ces étoiles géantes explosent en supernovas et dispersent tous ces éléments dans l’espace. Les plus lourds, comme l’or, naissent plutôt lors de collisions entre étoiles à neutrons.
Ces atomes se mélangent aux nuages de gaz où naissent de nouvelles étoiles et de nouvelles planètes. Ainsi, le carbone de tes cellules, l’oxygène que tu respires, le calcium de tes os et le fer de ton sang ont été forgés dans des étoiles disparues bien avant la naissance du Soleil. Seul l’hydrogène de ton corps date du Big Bang lui-même.
La formule de Carl Sagan, « nous sommes faits de poussières d’étoiles », est littéralement exacte. La nucléosynthèse primordiale, dans les premières minutes de l’Univers, n’a produit que l’hydrogène, l’hélium et des traces de lithium. Tous les éléments plus lourds sont issus de processus stellaires, ce que Margaret et Geoffrey Burbidge, William Fowler et Fred Hoyle ont établi dans un article fondateur de 1957.
Les étoiles fusionnent successivement l’hydrogène, l’hélium, puis, pour les plus massives, le carbone, le néon, l’oxygène et le silicium. La chaîne s’arrête au voisinage du fer, dont le noyau est l’un des plus stables : le fusionner consommerait de l’énergie au lieu d’en libérer. Le cœur de fer s’effondre alors, provoquant une supernova à effondrement de cœur, qui disperse les couches enrichies. Une part importante du fer cosmique provient aussi des supernovas thermonucléaires de naines blanches. Les éléments au-delà du fer sont formés par capture de neutrons : lentement dans les géantes rouges évoluées, rapidement lors des supernovas et des fusions d’étoiles à neutrons, comme celle observée en 2017 via les ondes gravitationnelles, qui a confirmé la production d’éléments lourds tels que l’or.
Le corps humain en offre une illustration directe. En masse, il est constitué d’environ 65 % d’oxygène, 18 % de carbone, 10 % d’hydrogène, 3 % d’azote, 1,5 % de calcium ; environ 90 % de notre masse a donc été forgée dans des étoiles. Les quelque 4 grammes de fer de l’hémoglobine et le calcium des os ont transité par des générations d’étoiles antérieures au Soleil.
La nébuleuse du Crabe, vestige d’une supernova observée par des astronomes chinois en 1054, montre ce recyclage à l’œuvre.
Tu te demandes peut-être aussi…
Comment naissent les étoiles ?
Dans d’immenses nuages de gaz froid, la gravité fabrique des soleils.
Pourquoi les étoiles brillent-elles ?
Au cœur de chaque étoile, un feu sans flamme tourne depuis des milliards d’années.
C’est quoi, le Big Bang ?
Il y a 13,8 milliards d’années, tout l’Univers tenait dans un état brûlant… et il grandit encore aujourd’hui.