Sciences

Certains trous noirs pourraient produire de l'or

Temps de lecture : 2 min

Spoiler alert: il faut s'accrocher pour comprendre cette histoire de neutrons, protons et neutrinos.

Des conditions particulières sont nécessaires pour que les trous noirs puissent créer ce métal lourd. l Handout / European Southern Observatory / AFP
Des conditions particulières sont nécessaires pour que les trous noirs puissent créer ce métal lourd. l Handout / European Southern Observatory / AFP

De l'or jaillirait des trous noirs. C'est l'hypothèse qu'avancent des scientifiques de l'institut de recherche GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung de Darmstadt, en Allemagne, après un travail mené en collaboration avec des confrères belges et japonais. À partir de simulations informatiques, ils ont recréé les conditions cosmiques lors de la formation d'un trou noir afin d'identifier les données nécessaires à la création de métaux lourds.

La synthèse d'éléments lourds comme l'or, l'argent ou l'uranium est typique de certains trous noirs avec des accumulations de matière en orbite, appelées disques d'accrétion. Pour simplifier, lorsqu'un trou noir se forme, il avale tout ce qui l'entoure. Ce processus provoque une forte émission de neutrinos (un type particulier d'électrons), ces derniers favorisant la transformation des protons d'un atome (charge électrique positive) en neutrons (charge électrique nulle). Dans les trous noirs, ce sont ces neutrons qui participeraient à la formation des métaux lourds et donc de l'or dans l'univers.

«Nous avons systématiquement étudié les taux de conversions des neutrons et des protons pour un grand nombre de configurations de trous noirs au moyen de simulations informatiques élaborées, et nous avons constaté que les disques d'accrétion sont très riches en neutrons lorsque certaines conditions sont réunies», a détaillé Oliver Just, auteur principal de la recherche.

Une condition pour que l'univers soit couvert d'or

Les facteurs dont dépend la création d'or dans l'univers sont les suivants: un anneau de matériaux denses et chaud autour du trou noir qui tourbillonne et s'alimente en émettant une forte quantité de neutrinos. Mais «le facteur décisif», confie Oliver Just, c'est «la masse totale du disque d'accrétion». Le scientifique explique que plus le disque est massif, plus les neutrons se forment à partir des protons transformés par les neutrinos.

Mais cette condition est sensible: la masse ne doit pas être trop élevée –elle doit correspondre entre 1 et 10% de la masse du Soleil. Au-delà, une réaction inverse se produirait. Les neutrinos seraient capturés par les neutrons avant de quitter le disque. Ces neutrons vont ensuite se reconvertir en protons et, ainsi, les conditions ne seraient plus réunies pour produire des métaux lourds. Les données de l'étude sont encore insuffisantes et les scientifiques attendent l'installation de recherche européenne FAIR –Facility for Antiproton and Ion Reasearch en cours d'installation au GSI. Cette infrastructure aidera «à mesurer à l'avenir avec une précision sans précédent», annonce l'astrophysicien Andreas Bauswein, chercheur au GSI.

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