De la poussière d'étoile pré-diluvienne

Les étoiles connaissent des cycles de vie. Elles se forment lorsque des nuages de gaz et de poussière se rencontrent dans l'espace, se condensent sous l'effet de la gravité et se réchauffent. Les étoiles br?lent alors pendant des millions, voire des milliards d'années, avant de mourir en éjectant des particules de poussière dans l'espace. Celles-ci contribuent à leur tour à la formation de nouvelles étoiles, planètes, lunes et météorites.

Dans une telle météorite tombée en Australie il y a 50 ans, des chercheurs du Field Museum, de l'Université de Chicago, de l'ETH Zurich et d'autres hautes écoles ont désormais découvert de la poussière d'étoile formée il y a cinq à sept milliards d'années - la matière solide la plus ancienne trouvée sur Terre à ce jour. Les résultats de cette étude viennent d'être publiés dans la revue spécialisée PNAS.

Capsule temporelle météorite

Les matériaux étudiés par le premier auteur, Philipp Heck du Field Museum et de l'Université de Chicago, et ses collègues ont été formés avant la naissance de notre soleil et ont été piégés plus tard, après sa naissance, dans des météorites. Ils ont ainsi été préservés pendant des milliards d'années, faisant d'eux des capsules temporelles qui fournissent des informations sur la période précédant la formation de notre système solaire.

Les particules de poussière, que les spécialistes appellent grains présolaires, sont toutefois très difficiles à trouver. D'une part, elles sont très rares : Seule une météorite sur vingt qui tombe sur la Terre en cache. Et les grains mesurent tout au plus quelques micromètres.

La météorite dite de Murchison, qui s'est écrasée en 1969 à Victoria, en Australie, s'est révélée être un véritable trésor. Il y a 30 ans déjà, des scientifiques de l'Université de Chicago ont pu en isoler des grains présolaires. Leur ?ge et leur origine ont maintenant été analysés plus en détail.

Les rayons cosmiques donnent naissance à des gaz rares

Pour déterminer l'?ge de la météorite, les chercheurs ont utilisé le fait qu'elle était exposée aux rayons cosmiques lors de son voyage à travers l'espace. Ceux-ci interagissent avec la matière et forment de nouveaux éléments, dans ce cas des gaz rares et donc faciles à détecter. Plus la météorite est exposée aux rayons cosmiques, plus ces éléments s'accumulent en elle.

Gr?ce à ces oligo-éléments, les chercheurs ont découvert que certains des grains présolaires isolés devaient être ?gés de 4,6 à 4,9 milliards d'années, et certains de plus de 5,5 milliards d'années. ans. Ces grains sont donc plus vieux que notre soleil, qui a environ 4,6 milliards d'années. ans. La Terre n'a "que" 4,5 milliards d'années. ans.

Les grains fournissent en outre des informations sur la vie et la mort des étoiles. Ainsi, les chercheurs déduisent de leurs découvertes qu'un nombre particulièrement élevé de nouvelles étoiles ont d? se former il y a sept milliards d'années.

"Nous avons compté plus de jeunes grains que prévu", explique Heck. Il suppose donc que la majorité des grains, dont l'?ge se situe entre 4,6 et 4,9 milliards d'années, sont des étoiles. Les étoiles qui se sont formées il y a environ 7 milliards d'années, lors d'une période de naissance stellaire intense, et qui ont atteint la fin de leur vie environ 2 milliards d'années plus tard. Les étoiles ayant une telle durée de vie ont une masse environ deux fois supérieure à celle de notre Soleil et produisent donc une quantité particulièrement importante de poussière lorsqu'elles meurent. Cette poussière a été éjectée dans l'espace après la mort de leurs étoiles mères - plus nombreuses - où elle a été frappée par les rayons cosmiques.

Le nombre d'étoiles nouvellement formées varie-t-il ?

Les scientifiques alimentent ainsi un vieux débat, à savoir si les nouvelles étoiles se forment à un taux constant ou si le nombre d'étoiles nouvellement formées varie périodiquement. "Gr?ce aux grains, nous avons la preuve directe que la formation d'étoiles était supérieure à la moyenne il y a 7 milliards d'années. ans était supérieure à la moyenne", explique le chercheur. "Le taux de naissance des étoiles semble donc fluctuer plut?t que d'être constant".

Les scientifiques américains ont principalement effectué leurs analyses sur les grains présolaires à l'ETH Zurich. Le Département des sciences de la Terre dispose d'un appareil de mesure unique au monde, le spectromètre de masse "Tom Dooley". Il a été con?u spécifiquement pour la mesure de très petites quantités de gaz et est le seul instrument capable de mesurer les gaz rares dans des grains présolaires individuels.

Heck a effectué son doctorat à l'ETH de 2002 à 2005 sous la direction du professeur Rainer Wieler, avec lequel il a acquis de l'expérience dans la mesure des gaz rares dans les grains présolaires. Gr?ce à une collaboration de longue date avec Wieler et, depuis la retraite de ce dernier, avec Henner Busemann, Heck a pu utiliser "Tom Dooley" pour les mesures.

Jusqu'à présent, les entreprises commerciales n'ont pas réussi à développer des appareils aussi précis. "Notre collègue Heck conna?t la machine et ses avantages depuis son doctorat. Si les Américains avaient un appareil d'une précision comparable, ils ne seraient pas venus à Zurich pour faire leurs mesures", dit Busemann en souriant.

Ce travail de recherche a été soutenu par le Programme national de recherche. page externeNCCR PlanetS.