55 - big bang et big flop

L’ARTICLE

Un problème surgit pour la formation des premières étoiles, celles dite de population III, pendant les Ages Sombres au cours des premiers millions d’années de l’histoire du cosmos observable.

En effet, la nucléosynthèse primordiale n’a pas produit les éléments lourds que sont le carbone et l’oxygène que l’on trouve dans les poussières et les molécules CO. Or, comme on vient de le voir, sans eux, pas d’étoiles. Pourtant, ces éléments ne seront synthétisés que plus tard, précisément dans les étoiles massives. On est donc confronté au dilemme de l’œuf et de la poule.

Il existe pourtant au moins une solution, proposée dès 1967 dans un article de Nature par Saslaw et Zipoy. Elle fait intervenir une autre molécule dont on sait qu’elle joue aussi le rôle d’un radiateur lors de la formation stellaire, la molécule H₂. L’incertitude porte sur la quantité de molécules d’hydrogène qui pouvait apparaître à cette époque. De nos jours, ce n’est pas elle qui joue un rôle central pour le refroidissement d’une proto-étoile.

La réaction qui produit H₂ dans un nuage moléculaire semble simple :

H^- + H → H₂ + électron

Mais les tentatives de modélisation théorique basées sur la mécanique quantique se sont trouvées être étonnamment plus difficiles qu’on ne pouvait l’imaginer. Or, la connaissance du taux de production de la molécule en fonction des conditions régnant dans un nuage de gaz est capitale pour prédire si une étoile peut se former ou non, et si oui, quelles sont les masses possibles de ces étoiles.

Si l’on veut donc comprendre comment les premières étoiles et les premières galaxies sont apparues et ont évolué tôt dans l’histoire de l’Univers observable, il s’agit d’un verrou à faire sauter pour ouvrir la porte à une compréhension de ces processus cosmogoniques fondamentaux.

Daniel Wolf Savin, du laboratoire d’astrophysique de l’Université Colombia a décidé, avec ses collègues, de prendre le problème à bras le corps en reproduisant les conditions régnant dans un nuage moléculaire et en mesurant les caractéristiques de la réaction créatrice d’hydrogène moléculaire.

Ils sont parvenus à leurs fins et ont publié un article dans Science exposant leurs résultats. On peut donc dès à présent ajouter des informations supplémentaires dans les simulations de la naissance des premières étoiles.

COMMENTAIRES

C’est une méchante épine dans le pied de la cosmophysique du big bang que ce dilemme de la poule et de l’œuf selon lequel « Il faut des éléments lourds pour faire des étoileset des étoiles pour faire des éléments lourds «  Cette théorie ne prévoyant à l’origine que la fabrication des éléments légers (H,He), il a fallu imaginer que les étoiles les synthétisent en leur sein puis qu’elles explosent pour alimenter les nouveaux astres. Mais quid des toutes premières étoiles qui se trouvèrent devant un frigidaire vide de tout aliment ? Si on veut sauver le modèle, il faut rabouter d’urgence une procédure en passant par la molécule H2, ce qui ne semble guère aisé.

Nous avons proposé ici un modèle alternatif qui intègre parfaitement ces « anomalies » puisque nous postulons que toutes les étoiles et même les planètes fabriquent TOUS leurs éléments à partir d’une substance qui est celle de la prématière composant l’espace. Malheureusement, notre voix peine à se faire entendre dans les cris et le tumulte des discours autorisés.

Ce qui est fascinant dans l’affaire, c’est que le modèle du big bang et son corollaire la théorie de genèse des étoiles par effondrement gravitationnel, prend eau de toutes parts. Mais il s’agit du schéma dominant adoubé par la communauté scientifique quasi unanime. Sa remise en cause ferait l’effet d’un séisme d’une magnitude inégalée dans les sciences : un bing flop.