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De nombreuses étoiles au centre de la Voie lactée ont une forte teneur en métaux lourds. Crédit : Michael Franklin
Les étoiles sont des usines géantes qui produisent la plupart des éléments de l’Univers – y compris les éléments que l’on trouve dans notre corps et dans les dépôts de métaux de la Terre. Mais ce que les étoiles produisent change au fil du temps.
Deux nouveaux articles publiés dans MNRAS expliquent comment la plus jeune génération d’étoiles finira par cesser de fournir des métaux à l’univers.
Les auteurs sont tous membres d’ASTRO 3D, le centre d’excellence de l’ARC pour l’astrophysique du ciel en trois dimensions. Ils sont basés à l’université Monash, la Australian National University (ANU), and the Space Telescope Science Institute.
“We know the first two elements of the periodic table – hydrogen and helium – were created in the Big Bang,” says Amanda Karakas, first author of a paper studying metal-rich stars.[1]
“Au fil du temps, les étoiles qui sont venues après le Big Bang produisent des éléments plus lourds.”
Tableau périodique avec l’origine des éléments. Crédit : Chiaki Kobayashi et al. Maquette : Sahm Keily
Ces étoiles “riches en métaux”, comme notre Soleil, crachent leurs produits dans l’espace, enrichissant au fil du temps la composition de la galaxie.
Ces objets nous affectent directement car environ la moitié du carbone et tous les éléments plus lourds que le fer sont synthétisés par des étoiles comme notre Soleil.
Environ 90 % de tout le plomb sur Terre, par exemple, a été fabriqué dans des étoiles de faible masse qui produisent également des éléments tels que le strontium et le baryum.
Mais cette capacité à produire davantage de métaux change en fonction de la composition d’une étoile à sa naissance. “L’introduction d’un tout petit peu plus de métal dans le gaz des étoiles a des conséquences très importantes sur leur évolution”, explique Giulia Cinquegrana. Son article[2] utilise la modélisation de l’article précédent pour étudier la production chimique des étoiles riches en métaux.
“Nous avons découvert qu’à partir d’un certain seuil de teneur initiale en métaux dans le gaz, les étoiles cessent d’envoyer davantage de métaux dans l’Univers au cours de leur vie”, explique Giulia Cinquegrana.
Le Soleil, né il y a environ 4,5 milliards d’années, est une étoile typique “d’âge moyen”. Il est ” riche en métaux ” par rapport aux premières générations stellaires et possède un contenu en éléments lourds similaire à celui de nombreuses autres étoiles au centre de la Milky Way.
“Our papers predict the evolution of younger stars (most-recent generations) which are up to seven times more metal-rich than the Sun,” says Karakas.
“My simulations show that this really high level of chemical enrichment causes these stars to act quite weirdly, compared to what we believe is happening in the Sun,” says Cinquegrana.
“Our models of super metal-rich stars show that they still expand to become red giants and go on to end their lives as white dwarfs, but by that time they are not expelling any heavy elements. The metals get locked up in the white dwarf remnant,” she says.
“But the process of stars constantly adding elements to the Universe means that the make-up of the Universe is always changing. In the far distant future, the distribution of elements will look very different to what we see now in our Solar System,” says Karakas.
References:
- ” The most metal-rich asymptotic giant branch stars Get access Arrow” by Amanda I Karakas, Giulia Cinquegrana and Meridith Joyce, 9 November 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3205 - ” The most metal-rich stars in the universe: chemical contributions of low- and intermediate-mass asymptotic giant branch stars with metallicities within 0.04 ≤ Z ≤ 0.10″ by Giulia C Cinquegrana and Amanda I Karakas, 24 November 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3379
