L`énigme du lithium cosmologique est presque - Futura

Actualité>L'énigmedulithiumcosmologiqueestpresquerésolue Futura-Sciences
Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/actu/d/univers-lointain-enigme-
lithium-cosmologique-presque-resolue-47453/
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L'énigmedulithiumcosmologiqueestpresquerésolue
L’un des trois piliers de la théorie du Big Bang, la théorie de la nucléosynthèse primordiale, prédit
correctement l’abondance des isotopes de l’hydrogène et de l’hélium du cosmos observable mais
échouepourcellesdesisotopesdulithium.Cedésaccordentreprévisionsetdonnéesexpérimentales
fragiliserait la théorie du Big Bang selon certains. Or, de nouvelles estimations conduisent à une
contradictionbeaucoupmoinsgrave,etviennentainsirenforcerlacosmologiestandard.
Uneimaged'artisteillustrantlaquêtedeladéterminationdel’abondancedesisotopesdulithium
danslesatmosphèresdesvieillesétoiles.Lesplusanciennessontsupposéesgarderlamémoire
desabondancesd'originecosmologique,c'est-à-diredéterminéesparlanucléosynthèse
primordialedatantdespremièresminutesduBigBang.©KarinLind,DavideDeMartin
Lathéoriedu Big Bang repose essentiellement sur trois piliers. Ilya d’abord larelativitégénérale et l’expansion de
l’universobservablequ’elleprédit.Cetteexpansionetsaloiontété,onlesaitmaintenant,découvertesetinterprétées
correctement parGeorges Lemaître (1894-1966), et ce avantEdwin Hubble (1889-1953). Mais il est vrai que pour
cela,Lemaître avait utilisé des observations de Hubble. Le second pilier est celui durayonnement fossile, avec son
spectredecorpsnoirsiparfaitquel’onnepeutl’expliquerendehorsdelacosmologierelativistestandard.Ilyaenfinla
prédictioncorrectedel’abondancedesisotopesd’hydrogèneetd’héliumquel’onauraitbiendumalàreproduiredans
Le01/07/2013à18:23-Par
LaurentSacco,Futura-Sciences

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lecadredelathéoriedelanucléosynthèsestellaire.
Toutefois,lesastrophysiciensnucléairesn’ontjamaischerchéàmasquerlesfaiblessesdesprédictionsdelathéoriede
lanucléosynthèseprimordiale concernantl’abondancedes isotopes delithium6et7.Les calculsnecollentpas aux
observationsetilyadoncunetensionentrelesprédictionsdelacosmologiestandardetlesdonnéesexpérimentales.
Certains, bien sûr, pouvaient en tirer des raisons de douter de la théorie du Big Bang, malgré la solidité des autres
prédictionsqui,elles,concordentremarquablementaveclesobservations.
L'énigmecosmologiquedulithium7
Il se trouve cependant que les abondances de lithium 6  et 7 sont faibles, et donc difficilement mesurables avec
précision. En outre, plusieurs processus ont pu détruire ou produire des isotopes du lithium après la phase de
nucléosynthèseprimordialequiaeulieupendantlestroispremièresminutesdel’universobservable.
Maistoutdemême,quandlesastrophysicienstentaientdedéduirel’abondancedecesisotopesdanslesatmosphères
des plusanciennes étoiles de laVoie lactée, qui pouvaient donc être des témoins fidèles des abondances
cosmologiquesprimitives,ledésaccordrestaitgênanteténigmatique.Eneffet,l’interprétationdesdonnéesspectrales
baséessurlathéoriedesatmosphèresstellaires,dontChandrasekharfutl’undespionniers,donnaitunevaleurenviron
200foistropélevéepourl’abondancedelithium6,et3à5foistropbassepourl’abondancedelithium7.
UnevuesouslaPleineLunedesdeuxdômesabritantlestélescopesdel’observatoireW.M.Keck,à
MaunaKea(Hawaï).Cesdeuxinstrumentstravaillantensemblepermettentdefairede
l'interférométrie.Desfaisceauxlaser(l'unestvisiblesurladroitedel'image)sondentla
turbulencedel'atmosphèrepour,entempsréel,encompenserleseffetsparoptiqueadaptative.©
KeckObservatory
Heureusement, ces incohérences sont bien moins problématiques depuis les travaux d’une équipe internationale
d’astrophysiciens. Comme ils l’expliquent dans un article publié surarxiv, les chercheurs ont d'abord réalisé de
nouvelles observations des atmosphères de vieillesétoiles dans laGalaxie. Pour celailsont utilisé le spectrographe
Hires( HIghResolutionEchelleSpectrometer ) dutélescopede10mdel’observatoireKeckà Hawaï.Enfin,ilsse sont
servisdelapuissancedesuperordinateurs,héritiersdestravauxdeTuringetVonNeumann,pourmodéliseravecplus
deréalismelesatmosphèresstellairesdesvieillesétoilesdelaVoielactée.
Dessimulations3Dréalistesdesatmosphèresstellaires
Mais même avec la puissante résolution deHires, mesurer l’abondance de lithium dans les atmosphères d’étoiles
vraimentanciennesresteunegageure,etilafalluconsacrerplusieursheuresd’observationsavecletélescopeduKeck

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Ipourchaqueétoile.Quantauxsimulationssurordinateurs,utiliséespourinterpréterlesdonnéescollectées,ellesont
duré des semaines. Karin Lind, l’astrophysicienne de l’université de Cambridge qui a dirigé l’équipe de chercheurs,
précise ce qu'ils ont fait en ces termes : « Nous avons supprimé deux hypothèses simplificatrices concernant la
modélisationdesatmosphèresstellairespourattaquerleproblèmedefront:l’équilibrehydrostatiqueavecunmodèle
à une seule dimension et l'équilibrethermodynamique local. En utilisant une description physique plus sophistiquée
grâce à lapuissancedes superordinateurs,nous avonsréussià éliminerleserreurs systématiquesquiaffligeaientla
modélisationtraditionnelleetavaientconduitàdefaussesidentificationsdessignaturesisotopiquesdu6Lietdu7Li» .
Selonles chercheurs,desdésaccordspersistentencoreentrelesprédictionsetlesobservations del’abondancedes
isotopes du lithium. Mais il est devenu beaucoup moins probable qu’ils puissent impliquer un véritable problème qui
remettraitencauselathéorieduBigBang.