Récemment, le marché de l’or a connu de violentes fluctuations. Y prêtez-vous une attention particulière ? Selon le World Gold Council, la quantité totale d’or extraite dans le monde d’ici fin 2025 est d’environ 216 000 à 220 000 tonnes[1], soit suffisamment pour remplir environ quatre piscines olympiques et demie (50 mètres de long, 25 mètres de large et 2 mètres de profondeur).
Source : CCTV News
L'or a toujours été un symbole de richesse. De plus, c’est aussi l’une des matières premières industrielles extrêmement importantes.
L'or a une excellente conductivité électrique, conductivité thermique et ductilité, ce qui le rend largement utilisé dans les composants de base des téléphones mobiles, des ordinateurs, des puces et d'autres produits électroniques pour assurer la stabilité de la transmission du signal ; dans le domaine aérospatial, il peut être utilisé pour fabriquer des revêtements d’engins spatiaux résistant aux rayons cosmiques et aux températures extrêmes ; dans le domaine médical, les alliages d'or sont utilisés pour fabriquer des prothèses dentaires, des stents cardiaques et d'autres équipements, offrant à la fois biocompatibilité et durabilité. Par ailleurs, l’or est également utilisé dans de nombreux domaines comme l’imprimerie anti-contrefaçon et la fabrication d’instruments de précision…
Mais avez-vous déjà réfléchi à l’origine de l’or ?
La Terre n’en est pas capable.
La plupart des éléments qui nous entourent, comme l’oxygène qui compose l’air, le carbone qui compose la vie et le fer qui compose l’acier, naissent à l’intérieur des étoiles. Les étoiles sont comme des « fournaises » naturelles dans l’univers. Grâce à la réaction de fusion nucléaire dans le cœur, les éléments légers (hydrogène, hélium) sont forgés progressivement en éléments plus lourds (éléments autres que l'hydrogène et l'hélium, comme le carbone, l'azote, l'oxygène, le silicium, le fer, etc.).
Cependant, la « capacité de forgeage » d'une étoile a également une limite supérieure claire, que l'astronomie appelle la « limite du fer » : lorsque la fusion nucléaire à l'intérieur de l'étoile atteint les éléments de fer, elle s'arrête complètement. Tous les éléments après le fer dans le tableau périodique ne peuvent pas être produits par fusion nucléaire normale à l’intérieur des étoiles.
Si vous souhaitez transformer des atomes de fer en éléments plus lourds que lui, comme des métaux précieux comme l’or et le platine, non seulement vous ne libérerez pas d’énergie, mais vous devrez en avaler une énorme quantité. Ce niveau d’énergie dépasse de loin l’environnement à l’intérieur de n’importe quelle étoile. Même l’étoile la plus massive de l’univers ne peut pas remplir de telles conditions.
Pendant longtemps, les astronomes ont soupçonné que l’or provenait d’un événement extrême : la collision de deux étoiles à neutrons.
L'ultime collision d'étoiles mortes
La soi-disant « étoile à neutrons » est le reste laissé après la mort d’une étoile massive. Une fois que l’étoile a épuisé son combustible nucléaire, elle s’effondre brusquement sous l’effet de sa propre gravité et la matière contenue dans son noyau est comprimée à l’extrême. Une étoile à neutrons typique ne mesure qu’environ 20 kilomètres de diamètre (l’équivalent de la taille d’une ville) et a une masse de 1,4 soleils. Une cuillerée de matière d’étoile à neutrons pèse des centaines de millions de tonnes.
Lorsque deux étoiles à neutrons tournent ensemble sous l’influence de la gravité et finissent par entrer en collision violemment, la température et la pression au moment de l’impact sont suffisantes pour forger des matériaux en métaux précieux tels que l’or et le platine. En 2017, les astronomes ont « vu » ce processus de leurs propres yeux pour la première fois.
Le 17 août 2017, le détecteur d'ondes gravitationnelles LIGO aux États-Unis et le détecteur VIRGO en Europe ont capturé simultanément un ensemble de signaux d'ondes gravitationnelles. À peine 1,7 seconde plus tard, le télescope spatial Fermi Gamma-ray a également détecté un sursaut gamma.
Par la suite, environ 70 télescopes terrestres et spatiaux à travers le monde ont effectué des observations de suivi dans plusieurs bandes d'ondes telles que l'infrarouge, les rayons X, l'ultraviolet et la radio, confirmant que le signal provenait d'un événement de fusion d'étoiles à neutrons binaires, survenu dans la galaxie Hydra NGC4993, à 130 millions d'années-lumière de la Terre.
Cette observation a confirmé que les produits de collision contenaient bien un grand nombre d'éléments lourds [2].
Les rendus fournis par la National Science Foundation des États-Unis, l'US LIGO et d'autres montrent deux étoiles à neutrons en fusion. Source de l'image : Agence de presse Xinhua
"Fusion des fusions" - le secret des "banlieues cosmiques"
La source de l'or a finalement été trouvée. Mais un nouveau problème est alors apparu : les astronomes ont découvert que dans les régions extérieures de nombreuses galaxies, les étoiles contiennent également de l'or et du platine. C'est étrange. Les confins des galaxies sont la périphérie de l’univers, avec peu d’étoiles et peu d’explosions de supernova. Logiquement, il ne devrait pas y avoir autant d’éléments. D'où vient cet or ?
Récemment, une nouvelle étude publiée dans Astrophysical Journal Letters apporte une réponse possible à ce problème difficile.
Le 6 septembre 2023, le moniteur de sursaut gamma à bord du satellite Fermi a capturé un sursaut gamma bref mais violent et l'a enregistré sous le nom GRB 230906A. Les sursauts gamma comptent parmi les explosions les plus violentes de l’univers, et les explosions de courte durée sont généralement le signe de collisions d’étoiles à neutrons.
Le télescope Fermi possède un champ de vision large, mais son positionnement n'est pas assez précis. Ensuite, l'observatoire Neil Grylls Swift a pris le relais et a un peu réduit l'emplacement. Ensuite, l'observatoire à rayons X Chandra est entré en scène, utilisant 18 heures et demie d'exposition pour localiser les coordonnées de la source de l'explosion.
Une fois les coordonnées déterminées, les astronomes ont pointé le télescope spatial Hubble vers cet endroit et ont vu une scène inattendue : il y avait une galaxie extrêmement faible et minuscule, cachée dans un énorme flux de gaz long de 600 000 années-lumière. Notre Voie lactée mesure environ 100 000 années-lumière et ce flux de gaz est six fois plus long.
L'illustration de cet artiste montre un groupe de galaxies fusionnant à environ 8,5 milliards d'années. Une paire d'étoiles à neutrons en fusion dans l'une des galaxies a déclenché une explosion d'une kilonova, produisant ce qui pourrait être le sursaut gamma le plus éloigné jamais détecté. Crédit image : Maria Cristina Fortuna/NASA/Chandra X-ray Center.
Le ruisseau lui-même est le vestige d’une collision plus ancienne. Il y a des centaines de millions d’années, un groupe de galaxies est entré en collision. L’énorme marée gravitationnelle a extrait le gaz et la poussière de chaque galaxie et les a projetés dans l’espace intergalactique, formant ainsi ce long fleuve de gaz spectaculaire. Et dans ce long fleuve, la matière qui a été extraite s'est lentement rassemblée, refroidie et s'est effondrée, et une petite galaxie est née.
C’est là que l’histoire commence à devenir plus sophistiquée. De nombreuses étoiles sont nées dans cette petite galaxie, et deux étoiles massives parmi elles ont terminé leur vie et se sont effondrées en étoiles à neutrons. Les deux étoiles à neutrons se rapprochaient de plus en plus sous l’effet de la gravité. Après une longue spirale, ils finirent par se heurter. La collision a produit l'éclair du sursaut gamma et a également produit des éléments lourds tels que l'or et le platine, qui ont été dispersés dans les confins de la galaxie et dans l'espace intergalactique.
Une collision en engendre une autre. Les galaxies entrent en collision avec les galaxies, entraînant une rivière de gaz ; de petites galaxies naissent de la rivière gazeuse ; Deux étoiles à neutrons dans les petites galaxies entrent à nouveau en collision, dispersant l'or nouvellement créé dans toutes les directions. Cette chaîne causale s’étend sur des centaines de millions d’années et relie deux événements violents depuis l’échelle des galaxies jusqu’à l’échelle des noyaux atomiques.
L'"alchimie" de l'univers
Et la question qui préoccupe les astronomes – pourquoi il y a de l’or dans les étoiles à la limite des galaxies – a désormais une explication astucieuse. Les collisions d'étoiles à neutrons comme GRB 230906A, qui se produisent aux confins des galaxies ou même dans l'espace intergalactique, peuvent produire des éléments lourds in situ, loin du centre des galaxies. Ces éléments se mélangent au gaz environnant et lorsque la prochaine génération d’étoiles naîtra de ce gaz, l’or et le platine y apparaîtront naturellement.
À 4,7 milliards d’années-lumière, dans une petite galaxie cachée au fond d’une rivière de gaz, les restes de deux étoiles mortes ont achevé leur collision finale, créant un lot d’or, qui s’est ensuite dissipé dans l’espace interstellaire, en attendant d’être absorbé par les futures étoiles. L’ensemble du processus n’a aucun but et est purement le résultat de la gravité et de la physique nucléaire fonctionnant selon les règles. Mais c’est cet ensemble de règles qui permet à l’univers d’affiner le véritable or dans les recoins les plus désolés.
Références
[1] https://www.gold.org/goldhub/data/how-much-gold?utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=GOLDHUB%3A+Your+Weekly+Gold+Market+Round-up%2C+March+22%2C+2024
[2] https://baijiahao.baidu.com/s?id=1581440390226754196&wfr=spider&for=pc
[3]https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae2a2f#artAbst
Planification et production
Auteur丨Créateur de vulgarisation de l'astronomie Steed
Revue丨Huang Song, professeur agrégé, Département d'astronomie, Université Tsinghua
Planification 丨 Xu Lai
Editeur : Yang Yaping
Critique｜Xu Lai, Zhang Linlin