Le trône du Fer

De l'ombre à la lumière

Des étoiles naît la lumière et cette lumière parvient à nos yeux, récepteurs privilégiés d'une longue et périlleuse traversée à la célérité de 300 000 km/s.

Compte tenu de l'échelle des grandeurs dans l'univers, c'est l'unité que les astronomes utilisent pour mesurer la distance entre les étoiles, entre les corps célestes. Une année lumière** est donc la distance que la lumière parcourt (dans le vide) pendant un an, soit 9 460 milliards de km.
Au cœur des étoiles se déroule sans doute le phénomène le plus extraordinaire qui soit, source de la vie et de la variété chimique.
Une étoile est la source de réactions thermonucléaires, c’est à dire l'origine même de l'élaboration des espèces chimiques élémentaires que nous connaissons tous dans le tableau de classification périodique des éléments. Les mêmes qui composent la matière organique et donc notre corps.
Essayons de comprendre comment le mécanisme qui est en jeu est le fondement même de toute existence et quels sont les rouages qui sont en action?

Qu'est ce qu'une réaction thermonucléaire?

A l'origine il y a l'atome d'hydrogène (1 proton et 1 électron).
La fusion est le mariage de noyaux légers qui donne naissance à des noyaux plus lourds comme l’hélium, par exemple. Elle s’accompagne d’une très forte libération d’énergie.

Cette réaction est difficile à réaliser car les forces nucléaires qui lient les nucléons n’agissent qu’à très faible distance alors que la force électrique crée une barrière répulsive qui empêche les noyaux des atomes, qui sont chargés positivement, de s’approcher assez près les uns des autres.
Pour passer cette barrière, les noyaux doivent se trouver dans un état d’agitation thermique très grand. C’est le cas lorsqu’ils sont portés à très haute température.

Pourquoi les étoiles brillent-elles ?
La fusion existe naturellement dans les environnements extrêmement chauds que sont les étoiles, comme le Soleil. Il y a, au cœur du Soleil, une température de l’ordre de plusieurs dizaines de millions de degrés qui permet la fusion de noyaux légers comme ceux d’hydrogène en hélium. Ces réactions de fusion thermonucléaire libèrent beaucoup d’énergie et expliquent la très haute température de cet astre qui atteint en surface les 5 700 °C. Une très petite partie de l’énergie rayonnée par le Soleil atteint la Terre et permet la vie sur celle-ci.
Dans des étoiles plus massives que le Soleil, des températures encore plus hautes permettent la fusion de noyaux plus lourds que ceux de l’hydrogène. Ces réactions produisent, entre autres, des noyaux de carbone, d’oxygène et même de fer au cœur des étoiles les plus chaudes.
Dans l'histoire de l'univers on peut suivre l'évolution des espèces chimiques qui ont tendance à se complexifier. Les masses des noyaux des atomes, grâce aux nucléosynthèses, augmentent en fonction des événements que l'univers rencontre.
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L'atome de fer tient un rôle particulier dans ces bouleversements chimiques. Il est l'élément le plus stable de la classification périodique.

Le fer 56 est le nucléide stable le plus lourd issu de la fusion du silicium par réactions α lors de la nucléosynthèse stellaire, qui aboutit en fait au nickel 56, lequel est instable et donne du 56Fe par deux désintégrations β+ successives ; les éléments de numéro atomique plus élevé sont synthétisés par des réactions plus énergétiques intervenant plutôt lors de l'explosion de supernovæ.
Le fer est ainsi l'élément le plus abondant au cœur des étoiles géantes rouges ; c'est également le métal le plus abondant dans les météorites ainsi que dans le noyau des planètes, comme celui de la Terre.

Ainsi l'Univers, lorsqu'il aura épuisé tout son stock d'hydrogène et d'atomes légers, sera constitué presque exclusivement de FER.

 
**1 année lumière signifie que la lumière parcourt en 1 an la distance suivante : 
1 an représente 365 jours, dans une journée il y a 24 h, et dans 1h il y a 3600s, ce qui donne 365 x 24 = 8760 h soit 8760 x 3600= 31 536 000 s. Et donc 300 000 x 31 536 000 = 9,46 10exp(12) km = 9 460 000 000 000 km


Exemples :

• La Lune orbite à 1,28 seconde-lumière de la Terre.
• La distance Terre - Mars (prochain voyage spatial habité probable) varie approximativement entre 3 et 22 minutes-lumière et nécessiterait un vol d'une durée de 6 à 9 mois compte tenu des phases d'accélération et de freinage.
• De manière similaire, la Terre orbite à 8,32 minutes-lumière du Soleil.
• Neptune (planète la plus lointaine du Soleil, est située à 4,17 heures-lumière du Soleil. Pluton orbite pour sa part entre 4,11 heures-lumière et 6,83 heures-lumière du Soleil.
• Fin 2013, Voyager 1 se situait à plus de 17 heures-lumière du Soleil.
• Le nuage d'Oort, extérieur du système solaire, est à environ une à deux années-lumière du Soleil.
• L'étoile la plus proche (hors Soleil), Proxima Centauri, se situe à 4,22 années-lumière.
• Le rayon de l'Univers observable mesure environ 46,6 milliards d'années-lumière. Une erreur commune consiste à croire que ce rayon vaut 13,8 milliards d'années-lumière, attendu que l'âge de l'univers est de 13,8 milliards d'années et que rien ne peut excéder la vitesse de la lumière. Le rayon de l'univers observable est pourtant bel et bien supérieur à cause de l'expansion de l'Univers.