Comment peut-il y avoir 1 000 ancêtres stellaires avant notre Soleil?

J'ai récemment entendu de sources ^{* dire} que le Soleil était une étoile de la 1 000e génération, ce qui signifie qu'il avait mille étoiles, basé sur son contenu en éléments lourds.

Je comprends que les supernovae des étoiles précédentes ont créé les éléments les plus lourds et que ceux-ci ont été incorporés au Soleil lors de sa formation et nous pouvons calculer la génération à partir de ces éléments.

Ma question est basée sur l'âge de l'univers et du soleil et sur l'âge moyen des étoiles de la galaxie.

Fondamentalement, l’univers a environ 13,7 milliards d’années, le soleil a environ 4,6 milliards d’années (et il lui reste environ 5 milliards d’années de vie), ce qui signifie qu’il a été formé lorsque l’univers avait environ 9,1 milliards d’années.

Pour que 1 000 étoiles vivent dans ce laps de temps, elles devraient avoir une durée de vie moyenne d’environ 9 millions d’années (sans compter le temps entre les étoiles). Cela équivaut à chacune de ces mille étoiles ayant une masse moyenne d'environ 100 à 150 masses solaires, de sorte que leur durée de vie serait suffisamment courte pour ne pas dépasser cette durée de vie d'environ 9 millions d'années.

Donc, fondamentalement, il y avait 1 000 étoiles qui vivaient et mouraient avant notre Soleil, qui étaient toutes d'énormes monstres. Tout cela semble si improbable. Comment se peut-il?

^{* Émissions télévisées, je ne me souviens plus lesquelles}

Le soleil est en réalité une étoile de la troisième génération. Ce que je veux dire par là, c'est qu'il y a des éléments chimiques dans le Soleil qui ont été fabriqués à l'intérieur d'une autre étoile, mais que cette étoile elle-même ne peut avoir fabriqué ces éléments que parce qu'elle contenait des matériaux qui devaient également avoir été fabriqués à l'intérieur des étoiles de deuxième génération précédentes. Finalement, nous revenons à la première génération d'étoiles, nées du gaz primordial du big bang qui ne contenait presque aucun élément lourd (hormis l'hélium).

C'est une bouchée, alors laissez-moi vous expliquer en utilisant un exemple - le baryum.

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Mais attendez une minute! Cette étoile précédente devait déjà avoir des éléments de pic de fer dans son intérieur pour agir comme une "graine" pour la production de baryum par processus. Celles-ci n'étaient pas et ne pourraient pas être faites à l'intérieur de cette étoile. Ils doivent avoir été fabriqués dans une étoile précédente, probablement une étoile massive, qui a brûlé toutes les étapes de la fusion nucléaire avant d’exploser en supernova, projetant des éléments lourds, notamment des pics de fer, dans le milieu interstellaire. Cette ancienne étoile aurait également pu avoir ses propres ancêtres (riches en métaux), mais en fin de compte, nous remontons dans le temps et nous arrivons à un point où l'étoile précédente était une première.génération d’étoiles, fabriquée à partir de gaz primordial H / He, ne contenant presque pas d’éléments lourds. Ces premières générations (les étoiles de la population III, juste pour être confuses) étaient probablement très massives et de courte durée - quelques millions d'années. Ils seraient nés quand l'univers serait vieux de quelques centaines de millions d'années et nous ne pouvons en voir aucun exemple dans notre galaxie aujourd'hui.

Essayer de définir plus précisément ce que je veux dire par "génération".

• Première génération - fabriqué à partir de matériau big bang primordial.
• Deuxième génération - une étoile constituée uniquement des débris d’étoiles mourantes de la première génération, enrichie en éléments lourds mais dépourvue d’éléments primaires du processus de fabrication.
• Troisième génération - une étoile fabriquée à partir de matériau déjà enrichi en éléments lourds et comprenant des éléments produits dans le processus S à l’intérieur des étoiles de deuxième ou troisième génération précédentes.

C’est pourquoi j’affirme que le Soleil peut être classé dans la catégorie "étoile de troisième génération" - il contient des atomes / noyaux qui doivent avoir été à l’intérieur d’ au moins deux étoiles précédentes.

Mais vous ne devriez pas prendre cela trop littéralement. Il y a des grains de matériau piégés à l'intérieur des météorites constitués de solides déjà présents dans le matériau pré-solaire. Celles-ci sont importantes car on pensait que ces grains s'étaient formés lors d' événements stellaires individuels et que leurs compositions isotopiques pouvaient être étudiées. Celles-ci nous disent que le Soleil s'est formé à partir d'un matériau qui a été à l'intérieur de nombreuses étoiles de types différents.

L'évolution stellaire et les calculs de nucléosynthèse nous racontent la même histoire. Par exemple, alors que la majeure partie de notre oxygène était constituée d'étoiles massives ayant subi l'effondrement d'une supernova, ces événements ne produisent pas autant de carbone. Le rapport C / O nous dit que la majeure partie de notre carbone provient des vents des étoiles à masse intermédiaire AGB. Des éléments lourds tels que l'uranium peuvent être principalement produits lors de collisions d'étoiles à neutrons, mais d'autres comme le baryum et le strontium ne le sont pas.

Les détails sur le nombre d'ancêtres qui ont contribué au Soleil n'ont pas de réponse simple. Une grande partie de l'hydrogène et de l'hélium solaires pourrait être vierge; certains auront traversé plus d'une étoile. Des éléments plus lourds (sauf du lithium) auront traversé au moins une étoile. Le fait que nous ayons des éléments s-process comme Ba, Sr, La et Ce, qui sont formés par capture de neutrons sur des éléments à pics de fer, nous indique que ceux-ci ont traversé au moins deux étoiles.

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La raison pour laquelle vous êtes confus avec votre argument de vie, c'est que vous avez ignoré la possibilité que le Soleil soit fabriqué à partir d'étoiles qui vivaient à la même époque dans différentes parties de la galaxie. Le matériel qu'ils ont éjecté vers la fin de leur vie vient d'être complètement mélangé.

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$^2$$10 (M/M_{\odot})^{-5/2}$