Nucléosynthèse primordiale

Infos
En 1948, l'astronome anglais Fred Hoyle développe une théorie selon laquelle les éléments chimiques se forment dans les étoiles. Cette théorie, appelée nucléosynthèse stellaire, explique de façon satisfaisante les populations relatives d'un grand nombre d'atomes. Cependant certains atomes posent problème : le deutérium, l'hélium 4 et lithium 7. C'est pour cela que l'on a introduit la nucléosynthèse primordiale qui aurait eu lieu aux tous premiers temps de
Nucléosynthèse primordiale

En 1948, l'astronome anglais Fred Hoyle développe une théorie selon laquelle les éléments chimiques se forment dans les étoiles. Cette théorie, appelée nucléosynthèse stellaire, explique de façon satisfaisante les populations relatives d'un grand nombre d'atomes. Cependant certains atomes posent problème : le deutérium, l'hélium 4 et lithium 7. C'est pour cela que l'on a introduit la nucléosynthèse primordiale qui aurait eu lieu aux tous premiers temps de l'Univers.

Le modèle standard de la nucléosynthèse primordiale

Pourquoi introduire ce modèle ?

Actuellement, il y a environ un atome de deutérium (hydrogène lourd : 2H) pour cent mille atomes d'hydrogène. Même si son abondance est relativement faible, il est néanmoins le septième élément le plus abondant de l'Univers. Le deutérium est le plus fragile de tous les noyaux et ne résiste pas aux températures typiques des milieux stellaires où il est détruit par les réactions nucléaires (à partir d'un million de kelvins). Son origine ne peut être expliquée que par le Big Bang : la température élevée, aux débuts de l’Univers, a permis sa fabrication et le refroidissement rapide, dû à l’expansion, a permis sa conservation. L'abondance en masse d'hélium 4 est actuellement de l'ordre de 23 à 30%. Les étoiles fabriquent de l'hélium grâce à la fusion de l'hydrogène. Mais la quantité fabriquée, et surtout effectivement relachée dans l'espace interstellaire par le processus de nucléosynthèse stellaire est trop faible pour expliquer l'abondance de l'hélium 4 dans l'Univers. Car il faut noter ici qu'en fin de vie des étoiles de faible ou de forte masse, une bonne partie de l'hélium produit durant la séquence principale n'est pas relâché dans l'espace ! En effet, les étoiles de faible masse ne relâchent que les couches externes qui ont été peu modifiées par les réactions de fusion. Leur coeur principalement d'hélium se transforme en naine blanche. Pour les étoiles plus massives, lorsque l’hydrogène est trop rare en son centre, l'hélium fusionne à son tour pour donner des éléments plus lourds, carbone, oxygène, néon . . . et pour les plus massives (> 8 Mo) des noyaux plus lourds jusqu’au fer. Dans ces étoiles, l'hélium produit qui est relâché, provient d'une couche intermédiaire. Cela fait que globalement, la quantité formée n’est pas très importante. Cela implique donc qu’à leur naissance, les galaxies devaient déjà contenir une grande partie de l'hélium actuel. D'ailleurs, cette abondance de l'hélium a précisément une valeur plus ou moins identique (23 à 30%) quel que soit le type de galaxie. Seul le Big Bang permet d'expliquer cette abondance. Il existe un autre phénomène : le phénomène de spallation. Les rayons cosmiques hautement énergétiques brisent les atomes de carbone, azote et oxygène en atomes plus petits (6Li, 7Li, 9Be, 10B, 11B, He, H...). Les quantités créées étant très faibles, ce phénomène est négligeable en ce qui concerne les abondances d’hélium, d’hydrogène et de deutérium. Mais essentiel en ce qui concerne les éléments lithium, bérylium, bore ; les étoiles n'en produisent pas car ils sont immédiatement détruits par les réactions de fusion. Grâce à la combinaison de ces trois modèles de la nucléosynthèse stellaire, de la nucléosynthèse primordiale et de la spallation, les abondances de tous les atomes peuvent être expliquées.

Déroulement

La nucléosynthèse primordiale se produit lorsque la température est de 109 K (soit dans la première minute après le Big Bang). Avant 1010 K (t
Sujets connexes
Année-lumière   ArXiv   Atome   Baryon   Big Bang   Bore   Béryllium   Carbone   Deutérium   Fer   Fred Hoyle   Fusion nucléaire   Galaxie   Hydrogène   Hélium   Jupiter (planète)   Kelvin   Lithium   Milieu interstellaire   Modèle standard de la cosmologie   Météorite   Naine blanche   Naine brune   Neutrino   Neutron   Nombre baryonique   Nucléosynthèse   Nucléosynthèse stellaire   Nébuleuse   Néon   Observatoire Canada-France-Hawaii   Oxygène   Photon   Planète   Positron   Proton   Quasar   Radioactivité α   Royaume-Uni   Satellite naturel   Spallation   Spectre électromagnétique   Statistique de Maxwell-Boltzmann   Système solaire   Série de Balmer   Série de Lyman   Table des constantes astrophysiques   Terre   Thorium   Théorie   Titan (lune)   Tritium   Trou noir   Uranium  
#
Accident de Beaune   Amélie Mauresmo   Anisocytose   C3H6O   CA Paris   Carole Richert   Catherinettes   Chaleur massique   Championnat de Tunisie de football D2   Classement mondial des entreprises leader par secteur   Col du Bonhomme (Vosges)   De viris illustribus (Lhomond)   Dolcett   EGP  
^