Nous savons que les objets de tous les jours, tels que les roches, les arbres et les pizzas, sont composés d'atomes. Mais, d'où proviennent ces atomes?

Il y a plus de 13 milliards d'années, l'Univers a commencé à se refroidir après sa naissance violente dans le Big Bang. À ce moment-là, l'Univers était une soupe blanche et chaude composée de particules élémentaires. Il était alors trop chaud pour permettre aux atomes d'exister. Brusquement, les choses ont changé quand il s'est suffisamment refroidi pour permettre aux protons de capturer les électrons. Quand un électron et un proton se combinent, ils forment l'atome le plus simple: l'hydrogène. Les atomes d'hydrogène de l'Univers remontent donc presqu'à son commencement.

Quelques autres atomes, dont l'hélium, ont aussi été formés après le Big Bang. Par contre, la grande diversité des atomes connus aujourd'hui ne s'est pas t formée à cette époque; on peut citer par exemple ceux associés à la vie: le carbone, l'azote et l'oxygène. L'Univers était alors un espace sombre et froid rempli de gaz d'hydrogène. Ce n'était certainement pas un environnement propice à la vie.

Gracieuseté de NASA, ESA, l'équipe HUDF (STScI/AURA) et A. Aloisi (STScI/ESA).

Une étape supplémentaire était alors requise pour transformer l'Univers en celui que nous connaissons aujourd'hui. Cette étape est la naissance des étoiles. Après que l'Univers se soit suffisamment refroidi, la gravité est entrée en action et a permis aux nuages d'hydrogène de se combiner. On retrouve alors, dans les nuages denses, des concentrations de gaz suffisamment chaud pour amorcer des réactions nucléaires. Pour la première fois, des étoiles naissantes illuminent l'Univers. Aujourd'hui, la lumière des étoiles est la caractéristique la plus évidente de l'Univers visible.

À l'intérieur des étoiles, la température et la densité sont suffisamment élevées pour former du carbone, de l'azote, de l'oxygène et plusieurs autres atomes. Quand ces étoiles épuisent leur carburant nucléaire et meurent, une partie de leurs atomes est relâchée dans l'espace pour être éventuellement incorporée dans d'autres générations d'étoiles et de planètes. Ainsi plusieurs atomes de notre corps ont été recyclés par de nombreuses générations antérieures d'étoiles.

Gracieuseté de NASA, JPL, Caltech, O. Krause (Steward Observatory))

Les étoiles plus massives que notre Soleil ont tendance à produire des atomes plus lourds. Souvent elles finissent violemment leur vie en supernovae. L'énergie présente dans cette explosion est suffisante pour produire toutes les autres sortes d'atome comme l'or, le platine et l'uranium. L'explosion entraîne ces atomes dans l'espace, enrichissant les nuages de gaz et de poussières où se forment les étoiles.

Lorsqu'il y a formation d'étoiles, celles de petite masse sont beaucoup plus nombreuses que les autres. Les plus massives ont laissé leurs traces en déposant leurs atomes dans notre système solaire au moment de sa formation. Sans ces étoiles mortes, la vie sur Terre telle que nous la connaissons, n'aurait pu avoir les éléments essentiels à son existence. Sans elles, nous n'aurions jamais pu développer une civilisation basée sur l'utilisation de métaux comme le fer, le cuivre, l'argent et l'or.

Gracieuseté de ESA, NASA et L. Calcada (ESO pour STScI).

Depuis peu, des astronomes découvrent des planètes en orbite autour d'autres étoiles. À mesure que d'autres planètes sont découvertes, il devient évident que les étoiles accompagnées de planètes semblent plus riches en atomes plus lourds. Il semble aussi que la présence de ces atomes dans un jeune système solaire puisse avoir une importance dans le procédé de formation de planètes. Au tout début de l'Univers, la présence de planètes devait donc être rare. L'existence de planètes semblables à la Terre ne serait possible qu'après l'évolution de quelques générations d'étoiles massives. Ainsi, de plus d'une manière nos vies sont liées à la naissance et à la mort des étoiles.