[La nucléosynthèse : quand les étoiles forment la matière et donc la vie]

Nous sommes des « poussières d’étoiles » ! Cette phrase issue du célèbre ouvrage éponyme de l’astrophysicien Hubert Reeves résume de manière poétique une réalité scientifique fascinante : la matière qui compose nos corps, la Terre, et tout ce qui nous entoure provient notamment du cœur des étoiles. A l’occasion de la Nuit des Etoiles dont le thème cette année est « Origines », plongeons-nous dans le concept de nucléosynthèse, un processus fondamental à l’origine de la création des éléments chimiques dans l’univers.

Il y a environ 13,8 milliards d’années, un événement cataclysmique a marqué le début de l’univers : le Big Bang. Durant les premières minutes qui ont suivi cette singularité, l’univers était extrêmement chaud et dense, constituant une « soupe primordiale » de particules subatomiques, produisant ainsi les premières réactions nucléaires. Ces premières réactions ont permis la nucléosynthèse primordiale : la création des éléments légers, tels que l’hydrogène, l’hélium ou le lithium.

Ces éléments légers forment les briques de base de la matière, mais ils ne représentent qu’une petite fraction des éléments que nous connaissons aujourd’hui. Pour les éléments plus lourds, comme le carbone, l’oxygène ou le fer, il a fallu un autre processus : la nucléosynthèse stellaire. Après leur naissance à partir de nuages de gaz principalement constitués d’hydrogène et d’hélium, les étoiles entrent dans une phase de fusion nucléaire, un processus naturel où les noyaux d’atomes se combinent pour former des éléments plus lourds. Au début, la fusion transforme l’hydrogène en hélium. Puis, au fur et à mesure que ces étoiles évoluent, la fusion de l’hélium en éléments plus lourds, tels que le carbone ou l’oxygène, est permise jusqu’au fer, dernier élément originaire de la nucléosynthèse stellaire. La fusion des éléments plus lourds n’est plus possible au sein des étoiles, celles-ci n’étant pas suffisamment énergétiques pour engendrer la réaction.

Lorsque les étoiles arrivent en fin de vie, elles explosent parfois en supernova, un événement cataclysmique qui disperse les éléments formés au cours de leur vie dans l’espace interstellaire. Mais ce n’est pas tout : l’explosion elle-même génère suffisamment d’énergie pour créer les éléments plus lourds que le fer, comme l’or, le plomb ou l’uranium ! Ces éléments, une fois éjectés dans l’univers, se mélangent à d’autres nuages de gaz et de poussière, contribuant à la formation de nouvelles étoiles, planètes et, finalement, à la matière qui compose tout ce que nous connaissons. C’est ainsi que les atomes qui constituent notre planète, notre corps ou le papier de ce journal ont été forgés au cœur des étoiles, dans un cycle cosmique de naissance, vie et mort !

Ainsi, la phrase introductive tirée du livre d’Hubert Reeves prend tout son sens lorsque l’on réalise que chaque atome en nous a une origine stellaire. La nucléosynthèse raconte l’histoire de l’univers, des premières secondes du Big Bang aux explosions de supernovæ qui enrichissent le cosmos en éléments plus complexes. Ce processus a façonné non seulement les étoiles, les planètes, mais aussi la vie elle-même. Nous sommes littéralement composés des cendres d’étoiles, et à travers nous, l’univers continue de se découvrir et de comprendre ses origines !