Des chercheurs allemands et italiens ajoutent un milliard d'années à l'âge de l'univers
Une équipe d'astrophysiciens allemands et italiens a découvert que certaines des réactions de fusion nucléaire qui se produisent à l'intérieur des étoiles sont plus lentes qu'on ne le pensait, ce qui signifie que les étoiles et, en fait, l'univers tout entier, sont plus vieux qu'on ne l'imaginait. Cette découverte a été faite par des scientifiques des laboratoires nationaux de Gran Sasso et de l'institut national de physique nucléaire en Italie, et de la Ruhr University de Bochum, en Allemagne. Ces entités participent au projet Luna (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics) qui a pour ambition de recréer certaines des réactions qui se produisent à l'intérieur des étoiles, en particulier notre Soleil, et de mesurer la vitesse à laquelle elles se produisent (vitesse du cycle). "La grande majorité de l'énergie émise par nos étoiles provient de réactions de fusion de quatre noyaux d'hydrogène qui entraînent directement la formation d'un noyau d'hélium", explique Carlo Broggini, coordinateur du projet Luna. Et le Dr Broggini d'ajouter que d'autres réactions beaucoup plus lentes se produisent simultanément, bien qu'à une plus petite échelle, qui constituent ensemble le cycle carbone-azote-oxygène. Ces réactions entre les structures plus complexes des étoiles se produisent à des niveaux d'énergie relativement faibles, ce qui entraîne un processus globalement lent de quelques réactions par jour. Si ce processus était sensiblement plus rapide, notre Soleil, par exemple, aurait épuisé ses réserves d'hydrogène beaucoup plus rapidement, rendant toute vie sur Terre impossible. "La vitesse du cycle globale est déterminée par la plus lente des réactions du cycle", poursuit le Dr Broggini; dans le cas du Soleil, il s'agit de la formation d'oxygène à partir de la fusion de noyaux d'azote et d'hydrogène. La reproduction de telles réactions de fusion en laboratoire n'est pas extrêmement compliquée en soi. La difficulté consiste à les reproduire aux niveaux relativement bas d'énergie auxquels elles se produisent dans les étoiles, sans interférence du rayonnement cosmique de haute énergie du Soleil. "Dans un laboratoire ordinaire situé à la surface du globe, les effets de la réaction étudiée par Luna seraient totalement occultés par les effets similaires, mais en beaucoup plus grand nombre, des réactions induites par les rayonnements cosmiques qui bombardent notre planète en permanence", explique le Dr Broggini. C'est pourquoi les travaux du projet Luna ont été menés dans les laboratoires souterrains de Gran Sasso: "Les laboratoires sont situés sous 1400 mètres de roche, ce qui constitue une barrière impénétrable pour quasiment toutes les particules en provenance de l'espace. Nous avons pu mener à bien notre expérience grâce à ces conditions particulières." Les résultats furent étonnants. L'équipe a en effet découvert que le cycle carbone-azote-oxygène se déroulait à une vitesse inférieure environ de moitié à celle attendue. Les estimations de l'âge de l'univers sont basées sur l'observation de ses étoiles les plus anciennes, à savoir celles que l'on trouve dans ce qu'on appelle les amas d'étoiles globulaires. Le calcul de leur âge est basé sur l'observation du spectre de lumière qu'elles émettent et requiert une définition de la vitesse du cycle carbone-azote-oxygène. Ces résultats de Luna ont forcé les scientifiques à réviser leurs estimations de la vitesse du cycle carbone-azote-oxygène. Par voie de conséquence, ils ont également révisé leur calcul de l'âge de l'univers, qui est passé de 13 à près de 14 milliards d'années. Cette découverte qui présente un intérêt fondamental en soi aura un impact majeur dans d'autres domaines de l'astrophysique.
Pays
Allemagne, Italie