Ca envoie du lourd (1/2)

Nous vous avons déjà expliqué comment forger des lames exceptionnelles grâce au secret de l‘acier. Passons donc au niveau supérieur, avec des armes légendaires. Allumez la forge cosmique.

– Je peux te poser une question ?

– C’est ta question ?

– Non. Je souhaite savoir si je peux te poser une question.

– Alors si j’ai le choix, euh, non merci.

– C’était une question rhétorique.

– Je te revaudrai ça. Je t’en prie, vas-y. Avec plaisir.

– C’est en quoi le cœur d’une étoile mourante ?

– …

– T’as pas entendu ?

– Si si, je…Uh. Alors, je vais te demander de préciser.

– Naturellement.

– Qu’est-ce que tu entends par mourante ? On parle de quel type d’étoile ? En partant du principe que par « cœur » tu entends « noyau », la masse de Chandrasekhar est-elle atteinte ?

– Non mais si tu veux pas répondre, hein, tu dis non, c’est plus simple.

– Reprenons du début. Que cherches-tu à savoir, mon enfant ?

– En fait, je pensais à Thor.

– Ca ne m’étonne pas. Je dois te dire que c’est fréquent. Tu parles d’ailleurs souvent à tort, aussi.

– Non, Thor. D’Asgard. Le fils d’Odin.

– Ha, pardon. D’accord. Le dieu à la barbe rousse.

– Ah bon ? Je la vois plutôt blonde, moi.

– Non. A moins que tu me parles de son incarnation cinématographique récente.

– Voilà. Thor le super-héros.

– Je retrouve bien là ton tropisme notoire pour la culture classique.

– On parle de ta collection de figurines Pacific Rim ?

– Ce…ce ne sont pas des figurines, ce sont des répliques. Des modèles. A des fins de construction dans mon garage.

– Sûr. Donc Thor.

– Et son marteau.

– Vi.

– Mjölnir, c’est-à-dire « le concasseur ».

Représentation classique de Mjölnir

(pendentif du Moyen-Age)

– Celui-là même.

– Alors, Mjölnir… Forgé par des nains, logique…Reviens dans la main de celui qui le jette, utile… Invoque la foudre et la tempête, pratique…Requiert que Thor porte des gants en fer pour le manier, d’accord… L’a utilisé pour tuer des brouettes de géants, ben oui, hein, c’était pas pour monter des meubles. Ha, tiens. Une fois, le géant Thrymr le pique, et exige la main de Freyja[1] pour le rendre. Thor se déguise en Freyja pour le tromper. Pas une très bonne vue, ce Thrymr.

– Oui, bon, en fait c’est pas trop ça ma question.

– Je t’écoute.

– Le Thor de chez Marvel, il porte aussi un marteau magique qui s’appelle Mjölnir, avec globalement les mêmes propriétés.

– Effectivement.

– Or il est dit et admis dans la mythologie Marvel que Mjölnir a été forgé « avec le cœur d’une étoile mourante ».

– Oui. Ou « dans le cœur d’une étoile mourante », ou « en utilisant la chaleur d’une étoile mourante », ou « avec un moule fait du matériau d’une étoile mourante », c’est…variable.

– Non mais moi je voulais savoir…parce qu’il doit être d’un matériau particulier quand même…donc, en fait, c’est quoi le cœur d’une étoile ? Mourante, si possible.

– Un peu d’astrophysique ?

– Euh, non merci.

– C’était une question rhétorique.

– Bien joué.

Dans la catégorie “les autres trucs qui te reviennent dans le nez”,

je voudrais…

– Alors, penchons-nous sur le cœur des étoiles. Prenons le Soleil. Une étoile pour laquelle j’ai une affection particulière, mais qui en tant que telle n’a rien de particulièrement remarquable. Elle est faite, au niveau du cœur et du reste, d’hydrogène, et d’une part croissante d’hélium. Une étoile, à la base, c’est une boule de gaz.

– C’est pas avec ça qu’on va faire un marteau.

– Mmm, si.

– Un marteau en gaz ?

– Non, mais attends. Reprenons du début.

– Mais, tu viens de commencer.

– Non, le Début. D’où vient la matière ?

– Mais qu’est-ce que…non mais moi je voulais juste un marteau, hein.

– Donc, le Big Bang.

Eh m…,ça y est , il est parti.

Si le Big Bang est la source de toute la matière qui soit dans l’Univers, les éléments directement crées à cette occasion sont relativement peu nombreux, simples, et légers : de l’hydrogène et de l’hélium, leurs isotopes, du lithium et du béryllium. C’est tout. Les autres éléments viennent des étoiles.

– Mais t’as dit que les étoiles c’étaient aussi essentiellement de l’hydrogène.

– Oui, initialement. Revoyons rapidement le fonctionnement d’une étoile.

– S’il le faut.

– Quand je dis qu’une étoile c’est une boule de gaz, faut se faire une idée de la quantité. Pour en revenir au Soleil, c’est une étoile plutôt petite, pour une étoile. Faite surtout d’hydrogène, un truc léger.

– Je te suis.

– Bon ben je te rappelle que ce gros amas de matière qui ne pèse pas grand-chose représente plus de 99 % de la masse de tout le système solaire. Toi, moi, les planètes, c’est même pas 1 %.

– J’étais parvenu à oublier mon insignifiance, merci.

– C’est pour souligner le poids débile du truc. Près de 2×1027tonnes. 2 quintillions de kg. Autrement dit, c’est très très lourd. Donc la gravité compresse cette masse colossale. Elle tombe sur elle-même, si vu veux.

– Je veux.

– Et que se passe-t-il quand on compresse un gaz ?

– Il prend moins de place.

– Certes. Mais surtout, il chauffe. Mets la main sur une pompe à vélo que tu viens d’utiliser pour t’en convaincre. Donc, soumis à une pression équivalente à 340 milliards de fois celle de l’atmosphère terrestre, et à une température d’environ 15 millions de degrés, l’hydrogène se transforme.

– Ah oui ?

– Ben oui. Les atomes sont tellement compressés et chauffés qu’ils se recombinent, et l’hydrogène, dont le noyau est composé d’un proton, se transforme en hélium, qui en a deux. C’est la fusion nucléaire. Tu prends deux éléments légers, tu les chauffes et tu les compresses, et tu obtiens un élément plus lourd. Et de l’énergie. C’est cette énergie qui compense la gravité, et qui fait que l’étoile ne s’effondre pas sous son propre poids.

– On peut produire de l’énergie comme ça ?

– Un peu, oui. Enfin je veux dire beaucoup.

– Ben faudrait le faire, non ?

– On essaie. Enfin, on y arrive déjà, mais selon deux méthodes ne sont pas pleinement satisfaisantes pour recharger ton téléphone. La première, ben c’est la bombe H. Ou bombe thermonucléaire. Ou bombe à neutron. Ca dépote, pour sûr, mais enfin c’est moyennement contrôlé et exploitable.

– Et la deuxième ?

– La deuxième c’est la fusion contrôlée, qui se pratique dans des laboratoires.

– Ah ben c’est bien, ça.

– Oui, mais pour l’instant, pour chauffer et compresser l’hydrogène (ou équivalent), faute d’avoir des milliards de milliards de milliards de tonnes de combustible qui s’allument toutes seules, on a besoin de plus d’énergie qu’on en récupère.

-C’est pas tout à fait efficace.

– Non. Mais c’est définitivement un champ de recherche. La fusion dite froide, parce qu’on n’aurait pas besoin d’autant d’énergie pour la produire, c’est le graal de l’énergie : propre, efficace, pas dangereuse, avec du combustible abondant et pas cher.

– Ca vaut le coup de chercher.

– Je trouve aussi. Et c’est donc le principe des étoiles. Elles fusionnent des éléments légers en éléments plus lourds. D’abord, de l’hydrogène en hélium.

– Ensuite ?

– Ensuite, y’en a un certain nombre qui s’arrêtent là. Les vraiment petites deviennent ainsi des naines blanches d’hélium. Mais il faut beaucoup de temps pour qu’elles en arrivent là (plus une étoile est petite, et moins elle « brûle » vite), plus de temps que l’âge de l’univers à ce jour. Autrement dit y’en a pas encore.

– Le Soleil il est dans cette catégorie ?

– Non Le Soleil est une étoile de masse faible à intermédiaire. Quand il aura fini de convertir l’hydrogène de son cœur en hélium, d’ici 5 milliards d’années environ, il commencera à fusionner ce même hélium en carbone. Et le temps qu’il fasse ça, il gonflera pour devenir une géante rouge.

– Oh, la belle rouge ! Joli spectacle.

– Euh, oui, mais alors faudra prendre un peu de recul, parce qu’il grossira vraiment beaucoup. Presque jusqu’à atteindre l’orbite de la Terre, donc je te raconte pas l’indice de la crème solaire qu’il faudra prévoir. Puis après il dégonflera un peu.

– C’est pas bon les régimes yo-yo.

– Tu as raison. Quand le Soleil aura fini de transformer tout son hélium et carbone et oxygène, et ben ce sera rideau.

– Comment ça ?

– Il balancera dans l’espace de l’hydrogène et de l’hélium non consommés (la fusion intervient au niveau du noyau, pas des couches superficielles), et aussi un peu de carbone, puis son cœur de carbone se recroquevillera jusqu’à un diamètre comparable à celui de la Terre, et encore très chaud : une naine blanche.

-Tu as déjà parlé de naines blanches il y a une minute.

– Oui, des naines blanches d’hélium. C’est le devenir des étoiles qui font moins de 0,5 fois la masse du Soleil. Entre 0,5 t 8 masses solaires, c’est une naine blanche tout court. Son cœur est encore suffisamment chaud pour fusionner du carbone en oxygène, mais pas plus. Elle se retrouve ainsi avec un cœur de carbone et oxygène qui ne fusionne plus rien. L’étoile ne produira plus aucune réaction nucléaire, mais étant très petite et très chaude, il faudra un certain temps pour qu’elle refroidisse et devienne une naine noire, c’est-à-dire une boule de carbone toute froide.

– Un certain temps. C’est précis.

– Parce que la durée exacte dépend de plusieurs facteurs non connues, comme le fait que les protons puissent se désintégrer ou non. Au minimum, c’est 1032 années. On est dans la centaine de milliers de milliards de milliards de milliards d’années.

– Oui, bon, d’accord, on n’est plus à quelques millénaires près.

– Maaaiiis, pour ce qui nous occupe, la naine blanche est une candidate intéressante.

– Ha ha, je t’écoute.

– Je t’ai dit que le cœur d’une naine blanche ne produisait plus de réaction de fusion.

– Oui.

– Mais alors, qu’est-ce qui lutte contre la gravité qui le compresse ?

– Tu ‘attends sérieusement ce que je le sache ?

– Non. Ce qui lutte contre la gravité, c’est un phénomène quantique, la pression de dégénérescence. Le cœur de la naine blanche s’est compacté, au point qu’elles ont en général une masse similaire à celle du Soleil, pour une taille comparable à celle de la Terre, soit des millions et des millions de fois moins. La matière est tellement serrée que ce qui lutte contre la gravité, c’est la pression qu’exercent les électrons les uns sur les autres : ils se repoussent mutuellement et ne peuvent pas occuper physiquement la même position dans l’espace. Ce phénomène est suffisamment puissant, à ce niveau de densité, pour s’opposer à la gravité. Et ça t’intéresse.

 -Ah oui ?

 -Eh oui, parce que le matériau qui en résulte est sérieusement lourd. Il pèse environ une tonne par centimètre cube. Tu imagines un marteau forgé avec ça.

Faut pas laisser tomber.

– Attends attends…C’est un matériau qui vient d’une naine, qui existe grâce à un phénomène quantique : j’entends Marvel qui frétille, là, je crois qu’on a trouvé ce qu’on cherchait.

– Oh, mais j’ai mieux…

A suivre…


[1] Pour faire super-vite et simplifier, dans le contexte de cette histoire, admettons que Freyja soit l’Aphrodite scandinave.

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