3 L’auto-production des éléments par les étoiles
La seule alternative envisageable au big-bang est la création par les étoiles de leurs propres éléments. Dans le modèle de l’effondrement gravitationnel au contraire on suppose la matière disponible à partir de laquelle le cœur va s’allumer par effet de la pression gravitationnelle. Dans la théorie de la substance de l’espace, le cœur de l’étoile se constitue en premier à la suite d’une onde de choc qui se propage dans l’espace (voir ch 1 & 2). Il reste à décrire la procédure et les mécanismes qui permettent le développement et la croissance de l’étoile.
NB : Il s’agit de poser les principes fondamentaux du fonctionnement des étoiles qui demanderaient à être plus longuement étayés. Nous n’avons pas la prétention de nous substituer aux chercheurs de la discipline mais de proposer une direction possible d’investigation
On peut décrire succinctement six processus fondamentaux du mécanisme stellaire qui interviendraient dans le développement de l’étoile pour se combiner ou s’accentuer selon le stade considéré.
1- Le cœur photonique constitué d’une densification de la prématière qui atteint immédiatement une température extrême jusqu’à sa progressive extinction et sa transformation en éléments.
Sa dimension est fonction de l’énergie de l’ébranlement initial de la substance de l’espace. Celui-ci va déterminer la masse finale de l’étoile. Cette » boule de feu » originelle est préservée par l’étoile dans sa phase de croissance puisqu’elle est le dispositif qui alimente l’astre en photons primordiaux dont la transformation en particules va accroître la masse.
Nous pourrions ici recourir aux travaux de la théorie du big-bang qui décrit un scénario de la genèse de la matière et du rayonnement depuis » le temps de Planck ». Seule différence: ce scénario n’est pas unique mais se reproduit à chaque naissance d’étoile.
Certains rayons cosmiques ont une énergie qui excède la coupure GZK égale à 5 x 10^19 eV. Des rayons cosmiques ont été détectés ayant une énergie de 3 x 10^20 eV. Or parmi les objets astrophysiques répertoriés, aucun ne peut produire de particules avec une telle énergie, du moins pas en vertu des lois de la physique actuelle. Ainsi, les supernovae émettent des particules ayant une énergie inférieure à 10^16 eV environ. Ces rayons de très haute énergie ne peuvent avoir pour origine que le cœur photonique suscitant la création de particules.
La production permanente les paires p/-p.
Nous avons formulé l’hypothèse qu’une partie des particules produites ne sont pas créées avec la différence de masse qui distingue proton et neutron et que nous assistons à une annihilation matière-antimatière dans la phase initiale de l’étoile.
A partir de l’accroissement en énergie des photons, l’annihilation p/-p entretient le cœur nucléaire proprement dit tel que celui-ci continue à fonctionner jusqu’à son étouffement complet.
2- La production des éléments lourds
Dans la théorie de la substance de l’espace les éléments lourds sont fabriqués en totalité par toutes les étoiles sans condition de masse limite. Cette production s’effectue très tôt dans la vie d’un astre, au stade le plus chaud de celui-ci, ce qui explique que leur abondance est sensible dans les astres jeunes où on détecte leur présence dans les raies d’émission. Ces éléments étant fabriqués et solidifiés au cœur de l’étoile seront d’autant moins visibles dans le spectre que l’astre sera vieux. ( Les étoiles vieilles, les plus denses, seront par définition des corps d’où s’échapperont le moins d’atomes de matériaux lourds.)
Cette thèse de l’auto fabrication par tous les astres de leurs éléments est encore une fois la plus simple et évite de recourir aux hypothèses complexes des planétésimaux pour expliquer la formation des planètes ou d’une absorption extérieure des éléments lourds suite à des explosions de supernova.
Dans la théorie standard, l’augmentation de température est causée par la fusion de l’hélium (envisagé selon les multiples procédures dont le cycle du carbone etc. ). Mais celle-ci s’est révélée insuffisante pour justifier la fabrication des éléments lourds. Il a fallu imaginer le « flash de l’hélium » pour augmenter la température de l’étoile. Cette procédure ne concerne que les étoiles massives ce qui suppose la réunion de conditions très restreintes pour assurer l’une des modalités d’un cycle fondamental de production des éléments. Il n’est donc pas assuré que la fréquence des explosions de supernovae soit de nature à expliquer l’abondance actuelle de ces éléments, notamment ceux contenu dans la « matière noire « . Ces astres en fin de vie sont par définition des corps de nature tellurique comportant une proportion importante d’éléments lourds (cœur de fer etc. ). L’abondance de ces éléments appartenant à cette matière noire tellurique, compte tenu de l’importance des masses en jeu dans l’Univers (90% de la matière invisible ) ne peut absolument pas s’expliquer par le phénomène des supernovae dont le nombre est notablement insuffisant.
Ainsi, dés sa naissance, l’étoile contient un cœur photonique à très haute température qui lui permet d’engendrer les éléments les plus lourds. La fusion proton-neutron est immédiate et permet l’association rapide aboutissant par exemple à la constitution du fer sans même recourir au cycle de Bethe du carbone qui a pour objet de justifier la création ces éléments à partir de température plus basse et de l’existence seule des protons. Le cœur de fer se constitue entouré de couches silicium en fusion, puis d’oxygène, néon, carbone, hélium hydrogène en couches successives dites en oignons. Quand le cœur photonique refroidi, les atomes s’y substituent depuis les plus lourds et complexes jusqu’au plus légers, il n’y a donc pas à envisager un procédé compliqué de triage gravitationnel : les éléments demeurent à l’endroit et sur la couche du lieu même de leur production et fusion.
| Dans la théorie standard en effet, la structure en oignon s’effectue dans le temps à rebours, de la surface vers le cœur. L’étoile démarre avec une masse fixe d’hydrogène et d’hélium, puis fabrique au-dessous la couche de carbone et enfin se constituent les strates de silicium dont une partie va se scinder pour fabriquer du fer et du nickel. L’étoile parvient comme à reculons pour atteindre son organisation terminale, le triage gravitationnel devant contribuer à la descente des éléments. A l’inverse dans la théorie nouvelle, les éléments les plus lourds sont créés en premier et leur place dans le cœur sera définitive. L’étoile fabriquera « tout simplement » par couches ses éléments du plus lourds au plus léger. L’atome de fer pourrait se constituer sans qu’il soit nécessaire de fragmenter le silicium en particules alpha. Le cœur sera immédiatement lui-même et à sa place finale qui sera le même pendant toute l’existence de l’astre.
Il est tout à fait possible de concilier persistance d’un cœur nucléaire maintenant de hautes températures nécessaires à la fusion des éléments les plus lourds et refroidissement en surface de l’astre permettant la fabrication des éléments plus légers et fragiles (béryllium, deutérium etc.). La production de ces éléments primordiaux est d’ailleurs envisagée dans le cadre de la nucléosynthèse du big-bang et nous pouvons parfaitement intégrer ces études dans le développement de la nouvelle théorie. Compte rendu d’observation : Une équipe d’astronomes a fait une découverte surprenante concernant les étoiles dans l’amas globulaire géant Omega Centauri. Il est bien connu depuis longtemps que, contrairement à d’autres amas de ce type, cet amas stellaire héberge deux populations différentes d’étoiles qui brûlent toujours de l’hydrogène en leurs centres. Une population, représentant un quart de ses étoiles, est plus bleue que l’autre. Les astronomes ont constaté que les étoiles plus bleues contiennent plus d’éléments lourds que celles de la population plus rouge. C’était exactement à l’opposé des prévisions et ils sont arrivés à la conclusion que les étoiles plus bleues ont une surabondance d’hélium de plus de 50 %. Elles sont en fait les étoiles les plus riches en hélium jamais trouvées. Mais pourquoi en est-il ainsi ? L’équipe suggère que l’on peut expliquer cette énigme de la façon suivante. D’abord, un grand éclat de formation d’étoiles a eu lieu au cours duquel toutes les étoiles de la population rouge ont été produites. Comme d’autres étoiles normales, ces étoiles ont transformé leur hydrogène en hélium par combustion nucléaire. Certains d’entre elles, avec des masses de 10-12 fois la masse du Soleil, ont bientôt éclaté ensuite comme des supernovae, enrichissant ainsi le milieu interstellaire dans l’amas globulaire avec de l’hélium Commentaires : Ces observations confirment les postulats de la nouvelle théorie : 1) Les étoiles les plus bleues,les plus jeunes et les plus chaudes contiennent davantage d’éléments lourds que les astres les plus anciens. 2) l’abondance en hélium de ces étoiles bleues est également inexplicable, sauf, une fois de plus à recourir à la théorie contestable de l’enrichissement en éléments par explosions. 3 – Formation de l’atome d’hélium La fusion p/n pour former l’atome d’hélium, présentée par la physique contemporaine comme le mode unique de fonctionnement d’une étoile ne s’effectue pas en deux étapes par transformation d’un proton en neutron puis par la fusion de celui-ci avec un autre proton, mais » peu de temps » après l’engendrement des quatre particules. Dans la théorie de la substance de l’espace, la création de l’hélium est bien plus simple et économe car elle suit de très près le temps de l’engendrement en usant très justement d’un part de l’énergie de la fabrication des éléments et, s’agissant de particules de spin contraire, protons et neutrons s’enroulent l’un autour de l’autre sans qu’il soit nécessaire de briser quelque barrière répulsive que se soit. Cette union est quasi immédiate. A la fin de leur mouvement de spiralisation inverse, les deux particules au lieu de s’annihiler comme le feraient particules et antiparticules, fusionnent deux par deux pour former l’hélium. Si par ailleurs les particules sont créer par paires proton+électron/neutron, sachant que le neutron a une masse qui lui interdit de persister en l’état, qu’il se décompose en proton et électron, alors il faut que l’union proton/neutron suive d’assez près leur temps d’émergence soit pour engendrer le deutérium, soit plus sûrement pour donner l’atome d’hélium. Ainsi, la légitimation d’une absence nécessaire d’antimatière, de symétrie de masse, par la théorie de la substance de l’espace, conduit logiquement à une production abondante d’hélium dans le deuxième temps d’une étoile. L’énergie de la fusion étant celle-là même de la création des particules, il n’est donc pas nécessaire de dissocier le temps de la création des particules du temps de la fusion de l’hélium, comme il est inutile de recourir à une problématique force de pression gravitationnelle pour amorcer ces réactions. Dés lors, la valeur de la masse d’une étoile n’intervient plus comme condition de démarrage de la fusion, ce qui simplifie la compréhension du fonctionnement de tous les astres. Si nous effectuons un calcul grossier, étant donné que les particules sont créées par paires et qu’il faut 4 particules pour former un atome d’hélium, si une seconde fusion ne peut se faire, nous aurions 1 atome d’hélium et 4 atomes d’hydrogène libres. Si une fusion sur deux est réussie, le rapport des proportions sera de 20% d’atomes d’hélium pour 80%d’atomes d’hydrogène. Or, le rapport constaté H/He étant de 23-25%, nous devons conclure qu’un peu plus d’une fusion sur deux (environ 2/5) est rendu possible, in fine, dans le cœur d’une étoile. Ainsi environ 60% des particules produites en définitive se transforment en hélium. On peut penser que ce pourcentage est bien plus élevé au début de la croissance, ce qui signifie que dans un premier temps c’est la masse de l’hélium qui va dominer au stade où l’astre sera le plus chaud. En effet, la production d’hélium devrait se ralentir à mesure que l’astre augmente sa masse, la fusion devant être rendu plus difficile de ce fait. L’observation confirme cette hypothèse puisque les étoiles chaudes et jeunes Wolff-Rayet possèdent une abondance d’hélium en surface. (Voir également le compte rendu d’observation précédent.) La valeur de masse d’une étoile n’intervient plus comme condition de démarrage de la fusion nucléaire. De fait, toute la théorie de la genèse stellaire repose sur l’unique processus de la fusion B+ d’un proton avec un électron : L’HYDROGENE DISPONIBLE ETANT CONSTITUEE UNIQUEMENT DE PROTONS, IL FAUT TRANSFORMER CEUX-CI EN NEUTRONS PAR CAPTURE ELECTRONIQUE : p+e> n puis p+n -> D puis 3H> 4He> 6C etc etc Dans la genèse primordiale, le processus était différent car le neutron était disponible puisque créé dans le même temps que le proton. D’autant que : « Les conditions nécessaires à la synthèse du deutérium sont très particulières et n’ont probablement été remplies qu’à un seul moment, quelques minutes après le Big Bang, il y a quinze milliards d’année » Un proton peut réagir avec un électron pour donner un neutron (plus un neutrino) à condition que le proton soit dans un environnement nucléaire favorable. Cela s’appelle la « capture électronique ». Cela se produit notamment dans les rayons cosmiques, et aussi dans les étoiles à neutrons. Or, cette étape première est oubliée dans les calculs qui font fusionner immédiatement 2 protons p+p > 2H (deutérium) Il est donc curieux que cette étape première soit le plus souvent escamotée dans les descriptions de la genèse stellaire et que la fusion p+p de l’hydrogène soit présentée comme allant de soi. Or la réaction Béta+ suppose des conditions de température et de pression qui ne peuvent être réunies dans les étoiles de petite masse comme les naines brunes. » Les naines brunes ont une masse qui se situe entre les planètes les plus massives et les étoiles les moins massives. En raison de cette masse trop faible, la température et la pression du cœur ne sont pas suffisantes pour maintenir les réactions de fusion nucléaire de l’hydrogène. On peut se demander si elles peuvent seulement démarrer la réaction béta+ qui est première ! En définitive, la séparation en deux étapes de la genèse stellaire suppose que dans la première le neutron soit produit simultanément avec le proton et dans la deuxième que les conditions soient réunies pour produire un neutron par transformation B+ d’un proton. Dans l’astrogenèse stellaire que nous proposons, le processus est bien plus simple puisque protons et neutrons sont produits simultanément par le cœur photonique de l’étoile pour former immédiatement de l’hélium voir des éléments plus lourds. Cette astrogenèse n’étant plus soumise à des conditions de masse, petites planètes et naines brunes peuvent pour synthétiser tout bonnement leurs éléments, comme le font les « grands ».4- La production d’atomes d’hydrogène : Aux premiers temps de l’étoile, les réactions de fusion de l’hélium devraient être plus faciles mais diminuer à mesure que le cœur s’entoure d’hélium. Le ralentissement puis l’échec de la fusion de l’hélium se traduiront naturellement par une abondance d’hydrogène. La température de surface ne cessera de baisser à mesure que la masse s’accroît et que l’étoile se couvre d’hydrogène. Cela signifie qu’une partie des atomes produits qui ont échappé à l’annihilation ne parviennent pas à fusionner en hélium. Contrairement à la théorie de l’effondrement gravitationnel, nous n’avons pas affaire à réchauffement progressif d’un nuage mais la proto-étoile atteint dés sa naissance la température de fusion nucléaire qui est celle de son cœur ; la température moyenne ne cessera de baisser à mesure que sa masse s’accroîtra et qu’elle sera recouverte d’hydrogène. Dés lors, dans les raies d’émission d’une jeune étoile devrait dominer le spectre de l’hélium ionisé, devant progressivement être supplanté par celui de l’hydrogène plus léger à mesure que l’étoile augmente de masse et que sa température moyenne baisse. 5- Le processus de réactions faibles par lequel des neutrons (ou antiprotons à l’origine) n’ayant pas fusionner en hélium se décomposent en électrons et protons ce qui explique leur abondance dans l’univers et l’absence d’antimatière. 6- La pression gravitationnelle Cette pression augmente au fur et à mesure que la masse s’accroît, et tend à s’opposer progressivement à la pression de radiation. Dans la théorie de la substance de l’espace celle-ci a deux fonctions différentes dans le temps : a) Comme dans la théorie standard, elle se trouve à l’origine de la fusion de l’hydrogène en hélium mais dans la phase d’équilibre de l’étoile (théorie dite de l’hélium second). Ce procédé est postérieur à la naissance de l’étoile et intervient lorsque l’étoile a atteint une masse critique de ralentissement de la production directe d’hélium. Dans cette phase d’équilibre, la transformation d’hydrogène en hélium est permise par le phénomène de contraction gravitationnelle : l’abondance en hydrogène s’expliquant par l’échec de la procédure initiale d’association immédiate protons/antiprotons pour former l’hélium. Cependant, la pression gravitationnelle intervient en complément de l’action du cœur photonique encore chaud mais recouvert d’hélium et des éléments lourds. Cette pression de gravitation ne peut à elle seule être responsable des températures nécessaires à la fabrication de » l’hélium-second » surtout pour les astres de faible masse. b) Elle conduit à l’étouffement du cœur et au lent refroidissement de l’étoile. Dans la théorie standard de l’effondrement gravitationnel, il est posé une limite (7% ) à la consommation d’hydrogène à partir de laquelle la fusion cesse, ce qui expliquerait le déclin et le refroidissement de l’astre. On ne comprend très bien pourquoi les étoiles vieillissantes conservent une si forte proportion d’hydrogène (env. 72%). Dans la théorie de la substance de l’espace, la pression de gravitation est de valeur croissante et tend à étouffer le cœur de l’étoile si bien que le déclin est amorcé par le refroidissement de ce cœur qui se contracte et la température devient insuffisante pour poursuivre la fusion de l’hélium-second complémentairement à l’action de la pression de gravitation. C’est cependant effectivement la raréfaction relative de l’hydrogène qui explique son refroidissement. La tendance du cœur d’une étoile depuis son origine extrêmement chaude est à un lent refroidissement. Le démarrage de la fusion seconde de l’hélium, s’il contribue à rehausser la température, est insuffisant pour contrecarrer longtemps le déclin de la chaleur, d’autant que l’hélium produit vient renforcer la compacité du noyau dans lequel l’agglomération en atomes lourds et quasi achevée. L’étoile se contracte en conséquence dans sa totalité de la surface au coeur. A long terme, se conjuguent les effets d’un cœur refroidi et de la baisse du nombre d’atomes d’hydrogène (lorsque 7 à 10 % ont été fusionné en hélium). En effet, la pression de gravitation est plus élevée au début de processus de fusion seconde qu’à la fin, lorsque la fraction requise d’hydrogène a fusionné et que le cœur refroidi ne participe plus à la hausse de la température. L’augmentation de la pression de gravitation due à la contraction de la couronne gazeuse en phase de refroidissement est donc insuffisante pour que se poursuive la transformation de l’hydrogène. Seul un tel mécanisme peut expliquer l’arrêt de la fusion seconde de l’hélium, car en son absence, la totalité de l’hydrogène devrait être consommé. Dès lors, si la pression de gravitation et la température du cœur sont les déclencheurs de la fusion, seule la cessation des causes fait disparaître les effets. L’étoile peut à la fois, dans la théorie de la substance de l’espace, se refroidir, se contracter en conséquence en étouffant son cœur et arrêter la fusion de l’hélium à mesure que la consommation d’hydrogène engendre une baisse de la pression de gravitation, alors même qu’elle en conserve d’importantes quantités. Il résulte que la totalité des éléments sont produits et associés par l’étoile et il n’est guère nécessaire d’imaginer des conditions de masse limite pour atteindre les températures exigées pour la fabrication des éléments les plus lourds. En conséquence, tous les astres, les étoiles et les planètes connaîtraient une genèse identique. Les planètes et satellites de planètes de notre système solaire qui ne résultent pas d’une fragmentation d’un corps plus massif, ne sauraient déroger à ce principe de genèse universelle des corps célestes.
ANNEXE DU CHAPITRE 3
OBSERVATIONS QUI CONFIRMENT LA NOUVELLE THEORIE 1 – Compte rendu d’observation Les étoiles de formation relativement récente (population I) ont une composition voisine, en masse, de 70 p. 100 d’hydrogène, 28 p. 100 d’hélium et 2 p. 100 d’éléments lourds que l’on regroupe, par abus de langage, sous le nom de » métaux « . En revanche, les étoiles les plus vieilles (population II) sont beaucoup plus pauvres en métaux. Leur composition représentative est de 90 p. 100 d’hydrogène, 10 p. 100 d’hélium et 1 p. 1 000 de métaux. Commentaires : Selon cette nucléosynthèse classique les étoiles jeunes (pop I) ont proportionnellement moins d’hydrogène (70%) que celles plus vieilles (90 %pop II). Or la théorie de cette nucléosynthèse prévoit une constante transformation de cet hydrogène en hélium, ce qui implique que nous devrions avoir PLUS d’hydrogène dans les populations jeunes et bien moins dans les plus âgées. De même, puisque la formation en métaux est plus tardive, nous devrions rencontrer plus de métaux dans les populations vieilles que jeunes, or nous constatons également le contraire. Corrélativement il est étonnant que nous rencontrions PLUS d’hélium (28%) dans les populations jeunes que dans les vieilles (10%). Selon la procédure classique, la production d’hélium résulte d’une fusion progressive de l’hydrogène, nous devrions avoir PLUS d’hélium dans les populations vieilles que jeunes. Cette anomalie est parfaitement redressée si on s’en tient aux postulats de la nouvelle théorie : les éléments lourds et surtout l’hélium sont produits dés la naissance de l’étoile quand la température est encore extrême. A mesure que la masse augmente, le cœur de l’étoile ralentit sa production sous l’effet de la gravitation et tend à baisser de température qui n’est dés lors plus suffisante pour fusionner l’hélium et les éléments lourds. Il s’en suit que la dernière phase de production est celle de l’hydrogène et une diminution progressive de la fusion de l’hélium. Les étoiles vieilles comportent naturellement plus d’hydrogène et moins d’hélium. De même, puisque les éléments lourds sont fabriqués initialement, ceux-ci sont en surface plus abondants et diminuent à mesure que l’étoile vieillit et se refroidit. Ceci est à mettre en relation avec le phénomène suivant observé: les étoiles très jeunes et très chaudes n’ont pratiquement pas d’hydrogène en surface mais essentiellement de l’hélium! 2 – Compte rendu d’observation : On peut dire que la quantité d’éléments lourds contenu dans une jeune galaxie, qualifiant sa métallicité, sera beaucoup plus faible que dans la Voie Lactée d’aujourd’hui qui connu l’explosion de millions d’étoiles en l’espace de 15 milliards d’années, enrichissant lourdement le milieu interstellaire. La meilleure preuve est la composition chimique du Soleil. Non seulement il contient de l’hydrogène et de l’hélium mais son spectre est cannelé de milliers de raies du fer, élément qu’il n’a pas encore eu l’occasion de synthétiser. Il provient du milieu interstellaire, de l’époque de la formation de la nébuleuse proto-solaire voici environ 5 milliards d’années. (Source: Luxurion) Commentaires : La théorie de l’enrichissement du milieu interstellaire par les explosions d’étoiles laisse supposer qu’aux temps premiers de la genèse, aucune étoile de la masse et de la composition chimique du Soleil n’a pu naître en même temps que les astres massifs: ils devaient attendre la constitution puis l’explosion des supernova pour exister! Cette théorie de la présence de fer uniquement due aux explosions de SN est destinée à maintenir à n’importe quel prix le modèle de la synthèse postérieure à la naissance de l’étoile des éléments lourds. On aboutit à ce paradoxe que la citation ci-dessus marque bien: Il y a bien du fer dans le Soleil, mais il n’a pas été produit par celui-ci ! Les propositions de la nouvelle théorie apparaissent bien plus cohérentes: toutes les étoiles synthétisent dés les premiers temps de leur genèse la totalité de leurs éléments lourds. En conséquence le noyau du Soleil est constitué principalement de fer dont une partie peut s’observer dans son spectre. 3 – Compte rendu d’observation : Les nurseries d’étoiles sont légion dans l’Univers, et les astronomes du télescope spatial en X, le XMM-Newton ont découvert dans une telle nurserie située à 500 années lumière de nous (dans R Corona Australis), le début du commencement de la naissance: les nuages de gaz qui s’écroulent sur eux mêmes. Le nuage de gaz est chauffé par des procédés électromagnétiques et cela favorise sa condensation, cet échauffement provoque des fortes émissions de rayons X qui peuvent être détectées par XMM. Ceci prouve que la gravité n’est pas la seule force qui provoque l’effondrement des nuages de gaz, c’est nouveau!! Ce nuage ne peut pas être encore appelé étoile, c’est un embryon, un fœtus, une proto-étoile de classe 0.Une telle proto étoile en est au tout début de sa conception : 10 à 100.000 ans seulement, les classes suivantes 1,2, et 3 sont les évolutions jusqu’à la vraie étoile vers 10 millions d’années après le début de la conception. C’est la première fois que l’on voit une proto étoile à un stade si jeune. Normalement un tel nuage stellaire devrait être très froid (-240°C), ce n’est pas le cas de celui –ci, il semble que la rotation du noyau de cette proto étoile favorise l’accrétion de matière et engendre des forces magnétiques qui réchauffent fortement celui-ci. Cet échauffement (plusieurs millions de degrés) est détecté par l’émission de ces rayons X. Tout ceci favorise la thèse que les champs magnétiques participent très fortement à la maturation des procédés de l’évolution des étoiles (astronews) Commentaires : Ici nous avons un nuage très chaud (des millions de degrés!) alors que la théorie standard le prévoit froid (-240°). L’écart entre la théorie et la réalité est énorme. Comme l’astrophysique actuelle ne possède pas d’autres modèles que celui de l’effondrement, il va s’agir de sauver cette théorie en lui adjoignant une explication complémentaire: les effets des forces magnétiques. Celles-ci auraient pour origine l’échauffement des gaz, lequel serait provoqué par l’accélération de la rotation. Or dans un nuage froid, quand débute la compression, cette rotation est par définition très faible et va en accélérant. Consécutivement, on ne peut pas dire qu’une étoile est au stade pré-embryonnaire et qu’elle tourne vite en engendrant un champ magnétique important qui serait cause du réchauffement des gaz lequel sont encore cause de ce champ magnétique! Ce raisonnement circulaire explique la cause par l’effet et réciproquement. Les explications de la nouvelle théorie sont beaucoup plus simples et interprètent plus précisément les phénomènes observés: un embryon stellaire est initialement très chaud et se développe par auto-production de sa matière constitutive et non par effondrement d’une nuage froid. 4- Compte rendu d’observation : Une collaboration internationale, conduite par Martine Mouchet de l’Observatoire de Paris-Meudon et Jean-Marc Bonnet-Bidaud du Service d’Astrophysique du Commissariat à l’Energie Atomique (CEA/DAPNIA), vient de découvrir une abondance très particulière de carbone, azote et oxygène, les trois éléments majeurs de la vie, à la surface d’une naine blanche dans un couple serré d’étoiles désigné sous le nom de variables cataclysmiques magnétiques (MCVs). L’origine de cette anomalie n’est pas totalement élucidée. Comparée aux abondances « universelles » qui caractérisent la matière « ordinaire » dans l’Univers, la quantité d’azote (N) a du être multipliée par 25, celle du carbone divisée par 8 et de l’oxygène (O) diminuée par 2. Les résultats de cette première mesure quantitative des éléments sont totalement inattendus. De si importantes différences sont rarement observées dans les étoiles et elles ouvrent de nouvelles questions sur l’origine des éléments CNO Les abondances observées dans les MCVs, avec simultanément sur-abondance de (N) et sous-abondance de C (et de O), sont donc totalement en accord avec un cycle CNO très efficace. Il reste néanmoins à trouver où et comment ces réactions peuvent s’être déroulées Une autre explication est au contraire en train d’émerger. Des observations en rayons X avec le satellite européen XMM (X-ray Multi-Mirror Mission) viennent en effet de montrer que d’autres systèmes binaires très différents montrent également une importante surabondance d’azote. C’est en particulier le cas pour la source Her X-1, un système binaire bien connu dans lequel l’objet compact est une étoile à neutrons tout aussi bien que pour la source XTE J118+480 qui est soupçonnée abriter un trou noir. Il est donc plus probable que les abondances anormales proviennent d’une évolution particulière de l’étoile compagnon. Les éléments sont normalement produits profondément à l’intérieur de l’étoile et masqués par les couches plus extérieures. Ils ne peuvent être rendus visibles que s’ils sont amenés du coeur vers la surface par un mécanisme très efficace inconnu ou si les couches extérieures sont perdus par l’étoile. Les deux hypothèses sont actuellement activement étudiées. La majorité des étoiles étant dans des systèmes doubles ou multiples, ces mécanismes qui ont été jusqu’ici négligés pourraient donc amener à une révision significative de l’origine des éléments CNO dans la Galaxie Commentaires : Cette « anomalie » trouve naturellement son explication dans le cadre de la nouvelle théorie, si on veut bien se persuader que le cycle CNO est second, la synthétisation des éléments s’effectuant pendant le stade de jeunesse de l’étoile. Il précède le recouvrement de l’étoile par l’hydrogène qui annonce le stade final de l’auto- production des éléments par l’étoile. L’azote est donc surabondant en surface et il n’est nul besoin d’imaginer un mécanisme pour ramener cet élément vers les couches extérieures comme nous y oblige la théorie standard. Par ailleurs, l’astrophysique ne dispose que de la seule hypothèse très problématique de l’étoile à neutrons pour comprendre la phénoménologie d’une étoile hyper dense. Il s’agit là d’une étoile de type tellurique ( voir chapitres suivants) qui n’a pu maintenir sa couronne extérieure et qui n’a donc nullement explosé. 5- Compte rendu d’observation: En regardant la composition chimique d’étoiles qui hébergent des planètes, des astronomes ont constaté que les étoiles naines blanches montrent souvent un enrichissement en fer sur leur surface, les étoiles géantes non. Les astronomes pensent que les débris planétaires tombant sur la couche externe de l’étoile produisent un effet discernable dans l’étoile naine, mais cette pollution est diluée par l’étoile géante et mélangée dans son intérieur. Une équipe d’astronomes a décidé d’aborder cette question en regardant une sorte différente d’étoiles : les géantes rouges. Celles-ci sont des étoiles qui, comme le Soleil dans plusieurs milliard d’années, ont épuisé l’hydrogène dans leur noyau. En conséquence, elles ont gonflé, devenant beaucoup plus grandes et plus froides. En regardant la distribution de métaux dans quatorze géantes accueillant des planètes, les astronomes ont constaté que leur distribution était plutôt différente des étoiles normales hébergeant des planètes. »Nous trouvons que les étoiles évoluées ne sont pas enrichies en métaux, même quand elles abritent des planètes, » commente Pasquini. « Ainsi, les anomalies trouvées dans les étoiles qui abritent des planètes semblent disparaître quand elles deviennent plus âgées et gonflent ! » Commentaires : Cette dernière observation confirme les postulats de la nouvelle théorie: les étoiles géantes produisent en fin de parcours beaucoup moins d’éléments lourds, les naines blanches qui ont évacué leur atmosphère présentent une forte proportion de fer en surface. Et il impossible de prouver que la présence des planètes a enrichi l’étoile en éléments lourds. 6- Compte rendu d’observation : De façon assez surprenante, l’émission millimétrique mesurée en provenance des sources IR de classe I s’est avérée relativement faible, indiquant des masses circumstellaires de l’ordre de 0.1 à 0.3 masse solaire au plus. Ces masses sont plus petites que la masse d’une étoile T-Tauri typique (de 0.3 à 2 masse solaire). Les proto-étoiles IR ont donc déjà accumulé en leur centre la plus grande fraction de leur masse finale et ne sont plus associées qu’à des résidus d’enveloppe. La proto-étoile IRAM 04191, découverte il y a quelques années en cartographiant l’émission continuum à 1.3 mm (cf. André, Motte & Bacmann 1999), est jeune car on observe qu’elle ne renferme encore en son centre qu’une partie infime (moins de 10%) de sa masse stellaire finale ( 0.5 à 1 Ms). On estime à moins de ~30000 ans le temps écoulé depuis la formation Contrairement aux sources IR de classe I, les objets de classe 0, ou proto-étoiles submillimétriques, n’ont encore accrété qu’une partie infime (moins de 0.1 M<3) de la masse qu’elles auront sur la séquence principale. Les proto-étoiles de classe 0, dont une vingtaine seulement ont pu être identifiées à l’heure actuelle, correspondent à l’étape proto-stellaire la plus précoce observée à ce jour. Leur âge moyen est estimé à environ 10 000 ans depuis le début de la phase d’accrétion Commentaires : Selon la nouvelle théorie, le cœur se forme et grossit en produisant sa matière. Les objets de classe O ( les plus jeunes) doivent donc avoir un cœur de faible masse qui enfle à mesure que l’étoile se développe et atteint le stade des T Tauri. C’est ce que l’observation ci dessus montre. 7 – Compte rendu d’observation Le prototype de la classe 0 (cœur pré-stellaire) est la source radio VLA 1623 dans le nuage de Rho Ophiuchi qui est au centre d’un flot moléculaire s’échappant dans deux directions opposées Les étoiles de la classe I (proto étoiles) sont enfouies dans un nuage moléculaire et ont un très fort excès IR provenant d’enveloppes stellaires relativement chaudes (température d’environ 50 à 100 K). Les objets IR de classe I sont également sources de flots de matière, mais ceux-ci sont bien moins collimatés et moins puissants. Commentaires :: Dans la théorie de l’effondrement gravitationnel, les jets de matière devraient monter en puissance à mesure que l’étoile se contracte et non pas diminuer quand l’étoile se réchauffe. Les proto étoiles de classe O devraient être bien moins énergétiques que celles de classe I R. Dans la nouvelle théorie, la production de matière éjectée par les pôles est bien plus intense dans la phase initiale (O) et tend à diminuer avec le temps et le vieillissement de l’étoile (IR) ce que confirme l’observation ci-dessus. Il est donc possible d’observer le coeur photonique massif de jeunes étoiles très chaudes et très denses qui émettent un vent stellaire intense 8- Compte rendu d’observation: Les cartographies du ciel X par ROSAT ont permis de découvrir des centaines d’étoiles T-Tauri loin des nuages moléculaires, et leur origine reste mal comprise. (DSM/DAPNIA/Service d’Astrophysique mise à jour 25/09/98) Commentaires : Les étoiles ne se constituant pas par effondrement de nuages interstellaires mais produisent au contraire leurs propres matériaux. Les étoiles T Tauri sont des étoiles jeunes très chaudes qui ont donc évacué flot important de matière moléculaire. Ces nuages détectés loin de leurs étoiles ne peuvent donc pas avoir servi pour leur constitution comme le prévoit la théorie de l’effondrement gravitationnel. 9 – Compte rendu d’observation : Dans les régions centrales de la voie lactée, 8 sources émettent en permanence des rayons gamma de très haute énergie (10E11Ev). Deux sources seulement correspondent à des restes de supernovae et 2 restent totalement inconnus et évoquent une nouvelle classe d’objets astronomiques. La compréhension de leur origine permettrait de savoir enfin d’où provient le flot de rayons gamma qui balaient en permanence l’atmosphère terrestre. Commentaires : Les rayons gamma de très forte énergie sont produits par le coeur photonique des étoiles qui fabriquent leurs éléments (P,N,e) et procèdent à la fusion nucléaire de leurs éléments lourds dès les premiers temps de leur naissance. 10 – Observations Les résultats des observations ont montré que non seulement les éléments légers (hydrogène, hélium) étaient fort variables d’un amas jeune à un amas vieux, mais que les éléments lourds présentaient également des abondances différentes d’un amas jeune à un amas vieux. Les amas vieux, ont en général une autre composition que les amas jeunes; l’abondance des métaux et d’autres éléments lourds, par rapport à l’hydrogène et à l’hélium, y est nettement moindre Messier 13 , amas globulaire type ne possède pas d’étoile bleue, même les étoiles blanches situées au-dessus de la séquence principale sont manquantes. On conclut que cet amas est vieux et que les étoiles de cette catégorie ont eu le temps de naître, vivre et mourir. Cet amas doit être âgé, car ses étoiles ne présentent que peu d’atomes lourds. C’est une caractéristique : certaines de ses étoiles, voire la plupart, ont une centaine de fois moins d’atomes lourds que le Soleil. Le mécanisme de variations des éléments lourds ne peut pas être expliqué grâce à celui des éléments légers.
COMMENTAIRES Selon l’astrogenèse standard, les éléments lourds sont fabriqués en dernier ou sont puisés dans les nuages interstellaires résidus de supernovæ qui les auraient synthétisés en explosant. Or, nous trouvons beaucoup plus d’atomes lourds dans les jeunes étoiles. L’explication donnée est la suivante : il y avait moins de ce matériau lourd dans les tout premiers temps de formation de ces étoiles devenues vieilles. Cette affirmation est du type même de celle ne pouvant jamais être prouvée puisqu’on ne saurait faire d’expériences ou d’observations sur ce passé. Nous ne nous attarderons pas non plus sur cette étrange nucléosynthèse dite « de mère porteuse » qui contraint les supernovæ à exploser pour fournir les éléments lourds que les étoiles ne peuvent synthétiser : en analysant l’abondance de ces éléments dans les nuages interstellaires, on se rend rapidement compte qu’ils ne sauraient fournir à eux seuls la masse « lourde » des étoiles.
L’explication que nous proposons pour comprendre le problème est traditionnellement d’une très grande simplicité : les étoiles quelle que soit leur masse synthétisent elles-mêmes tous leurs éléments, ceux les plus lourds sont fabriqués en premiers et constituent « naturellement » le cœur massif de l’étoile. Ceci explique que nous trouvions une abondance de lourd dans les étoiles jeunes et leur quasi disparition dans les plus âgées qui produisent in fine uniquement de l’hydrogène les recouvrant.
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