L'un des supercalculateurs les plus puissants de la Terre a simulé l'intérieur des étoiles de faible masse, aidant les scientifiques à comprendre leur évolution. Cette nouvelle simulation montre que les étoiles peuvent réellement détruire une partie de cet hélium à l'intérieur de l'étoile, au lieu de l'éjecter dans l'espace.
À l'aide de modèles 3D exécutés sur certains des ordinateurs les plus rapides au monde, les physiciens de laboratoire ont créé un code mathématique qui éclaire un mystère entourant l'évolution stellaire.
Pendant des années, les physiciens ont émis l'hypothèse que les étoiles de faible masse (environ une à deux fois la taille de notre soleil) produisent de grandes quantités d'hélium 3 (³He). Lorsqu'ils épuisent l'hydrogène dans leurs noyaux pour devenir des géants rouges, la majeure partie de leur composition est éjectée, enrichissant considérablement l'univers de cet isotope léger de l'hélium.
Géant rouge de faible masse
Cet enrichissement est en contradiction avec les prédictions du Big Bang. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que les étoiles détruisent ce ³He en supposant que presque toutes les étoiles tournaient rapidement, mais même cela n'a pas réussi à mettre les résultats de l'évolution en accord avec le Big Bang.
Maintenant, en modélisant une géante rouge avec un code hydrodynamique entièrement 3D, les chercheurs du LLNL ont identifié le mécanisme de comment et où les étoiles de faible masse détruisent le ³He qu'elles produisent au cours de l'évolution.
Ils ont découvert que «la combustion de He dans une région située juste à l'extérieur du noyau d'hélium, auparavant considérée comme stable, crée des conditions propices à ce nouveau mécanisme de mélange.
Des bulles de matière, légèrement enrichies en hydrogène et sensiblement appauvries en ³He, flottent à la surface de l'étoile et sont remplacées par une matière riche en ³He pour une combustion supplémentaire. De cette façon, les étoiles détruisent leur excès de ³He, sans assumer de conditions supplémentaires (comme une rotation rapide).
"Cela confirme la façon dont les éléments ont évolué dans l'univers et le rend cohérent avec le Big Bang", a déclaré David Dearborn, physicien du Lawrence Livermore National Laboratory. «Le modèle unidimensionnel précédent ne reconnaissait pas l'instabilité créée par la combustion de« He ».
Le même processus s'applique aux soleils pauvres en métaux de faible masse, qui peuvent avoir été plus importants que les étoiles riches en métaux comme le soleil tout au long de la première partie de l'histoire galactique pour déterminer l'abondance ³He du milieu interstellaire.
La recherche apparaît dans l'édition du 26 octobre de Science Express.
Le Big Bang est la théorie scientifique de la façon dont l'univers est sorti d'un état extrêmement dense et chaud il y a environ 13,7 milliards d'années.
Le Big Bang a produit environ 10 pour cent 4He, 0,001 pour cent ³He avec presque le reste composé d'hydrogène.
Plus tard, les étoiles de faible masse auraient dû augmenter cette production de ³He à 0,01%. Cependant, les observations de ³He dans le milieu interstellaire montrent qu'il reste à 0,001%. Alors, où est-il passé?
C'est là que l'équipe Livermore entre en jeu. Les scientifiques de Livermore Peter Eggleton et Dearborn ont collaboré avec John Lattanzio du Center for Stellar and Planetary Astrophysics en Australie pour créer un code qui décrit comment ³He brûle pendant la formation des étoiles afin que la composition de l'univers après la Grande Bang est réconcilié.
«Avant nos travaux, il était perçu que le ³He dans l'enveloppe était largement indestructible et serait emporté plus tard dans l'espace, enrichissant ainsi le milieu interstellaire et provoquant le conflit avec le Big Bang», a déclaré Eggleton, astrophysicien et responsable auteur de l'article. "Ce que nous constatons, c'est que" Il est destructible de manière inattendue, par un processus de mélange entraîné par un phénomène qui a été ignoré jusqu'à présent. "
Fondé en 1952, le Laboratoire national Lawrence Livermore est un laboratoire de sécurité nationale dont la mission est d'assurer la sécurité nationale et d'appliquer la science et la technologie aux questions importantes de notre temps. Le Lawrence Livermore National Laboratory est géré par l'Université de Californie pour la National Nuclear Security Administration du Département américain de l'énergie.
Source d'origine: Communiqué de presse LLNL
