Des chercheurs ont découvert une augmentation du taux de production de calcium dans les étoiles grâce à une nouvelle approche dans laquelle un proton est attaché à un noyau de deutérium, facilitant la fusion potassium-hydrogène. Crédit : Issues.fr.com
De nouvelles expériences ont démontré que les étoiles convertissent le potassium et l’hydrogène en calcium à un rythme 13 fois plus rapide qu’on ne le pensait auparavant.
Cette découverte, issue de la réaction de décapage de protons 39K(3He,d)40Ca, met en lumière la composition chimique inhabituelle de NGC 2419 et améliore la précision des modèles stellaires.
Découverte révolutionnaire d'une réaction stellaire
Pour la première fois, des chercheurs ont pu déterminer par des expériences la vitesse à laquelle les étoiles convertissent le potassium et l’hydrogène en calcium. Ces réactions sont rares en laboratoire. Les chercheurs ont donc utilisé une approche inédite : ils ont attaché un proton à un noyau de deutérium. Cette manœuvre a permis une fusion plus étroite du proton avec le potassium, ce qui a permis d’amplifier le signal pour la mesure. Grâce à ces résultats, les scientifiques ont pu déterminer le rythme de production de calcium dans les étoiles, qui s’est révélé 13 fois plus rapide que ce qui avait été estimé jusqu’à présent.

Image prise par le télescope spatial Hubble de l'amas globulaire NGC 2419, un ensemble d'étoiles en orbite autour de la Voie lactée à environ 300 000 années-lumière de la Terre. Crédit : ESA/Hubble et NASA, S. Larsen et al.
Décrypter les mystères de NGC 2419
NGC 2419 est un amas globulaire en orbite autour de la voie Lactée Cette étoile est visible dans la constellation du Lynx. Elle contient du potassium et du magnésium dans des proportions que l'on ne trouve pas dans d'autres amas globulaires similaires. Les scientifiques n'ont pas encore réussi à trouver l'origine de ce modèle inattendu. Cependant, les incertitudes concernant les réactions de fusion potassium-hydrogène ont entravé les prédictions des modèles stellaires. Cette nouvelle étude offre des informations expérimentales cruciales qui permettent aux modèles stellaires affinés de sonder les particularités de NGC 2419.
Techniques avancées en physique nucléaire
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé la technique du décapage des protons 39K(3Il,d)40Californie 39K+3Il40Ca+2Réaction H pour peupler les états non liés aux protons dans 40Ca au laboratoire nucléaire des universités Triangle. Le spectrographe à pôles divisés Enge à haute résolution a été utilisé pour mesurer les deutérons sortants provenant de 40Les états excités du Ca et les modèles de réaction nucléaire ont été utilisés pour extraire leur nature mécanique quantique.
Implications pour la chimie stellaire
L'expérience a permis aux chercheurs d'observer pour la première fois plusieurs états correspondant à des résonances de protons dans le 39Système K + p. Les chercheurs ont ensuite utilisé les énergies des états et les facteurs spectroscopiques des protons pour calculer le taux de 39K + p 40Réaction du calcium dans les étoiles. Le taux s'est avéré être 13 fois plus élevé que les estimations précédentes, avec des incertitudes 42 fois plus faibles. Ces résultats signifient que l'anticorrélation Mg-K pourrait se produire à des températures plus basses que celles supposées jusqu'à présent.
Ces travaux ont été réalisés au laboratoire nucléaire des universités Triangle, un centre d'excellence du DOE, et ont été soutenus par le Bureau des sciences et de la physique nucléaire du ministère de l'Énergie (DOE).