Le Soleil arrive tard

~9,2 Ga (il y a ~4 567 Ma)

Aux deux tiers de l'histoire

Les plus vieux solides du Système solaire, de petits grains clairs pris dans certaines météorites, ont été datés à 4 567 millions d'années Connelly 2012 Woitke 2024. L'Univers, lui, a environ 13,8 milliards d'années dans le modèle standard de la cosmologie esa2013planck wiki-age (→ chap. 7). La soustraction place la naissance du Soleil environ 9,2 milliards d'années après le Big Bang : 13,8 moins 4,57 Connelly 2012¹. Neuf virgule deux sur treize virgule huit font un peu plus de 0,66. Le Soleil naît aux deux tiers de l'histoire cosmique.

L'année cosmique, qui ramène les 13,8 milliards d'années à douze mois, rend cette proportion visible. Le fond diffus cosmologique, la plus ancienne lumière qu'on puisse recevoir, y est émis environ un quart d'heure après minuit, le 1er janvier (→ chap. 6). Les premières étoiles s'allument dans la première semaine de janvier (→ chap. 9), la réionisation s'achève vers la fin du même mois (→ chap. 11), le disque de la Voie lactée commence à se former vers le 22 janvier, et la galaxie Gaia-Enceladus est absorbée entre la mi-mars et le début d'avril (→ chap. 14). Le Soleil naît vers la fin d'août ; au calcul exact, aux premières heures du 2 septembre². Il reste environ quatre mois avant le présent.

Le mot « tard » du titre a donc un sens précis. Quand le Soleil se forme, le disque de la Galaxie a déjà plus de huit milliards d'années d'existence : il a commencé il y a 13 milliards d'années Xiang 2022, et 13 moins 4,57 donnent environ 8,4. La collision avec Gaia-Enceladus, datée il y a 10 à 11 milliards d'années Helmi 2018 Xiang 2022, a eu lieu cinq à six milliards d'années avant lui³. Dans la distribution des âges et des métallicités des étoiles de la Galaxie, que Maosheng Xiang et Hans-Walter Rix ont établie à partir de 250 000 étoiles, une coupure sépare deux parties presque disjointes, à 8 milliards d'années Xiang 2022. Le Soleil, avec ses 4,57 milliards d'années, appartient sans ambiguïté à la partie récente (→ chap. 14).

Tout ce que les chapitres précédents ont raconté s'est donc produit avant lui. La forge des étoiles massives, qui fabrique l'oxygène et le silicium puis s'arrête au fer (→ chap. 12) ; les naines blanches qui explosent en supernovas de type Ia et fournissent environ la moitié du fer Kobayashi 2020 ; les fusions d'étoiles à neutrons, et peut-être les sursauts de magnétars, qui fabriquent l'or Kasen 2017 Patel 2025 (→ chap. 13) ; l'assemblage agité de la Voie lactée (→ chap. 14). Plus de neuf milliards d'années de ces opérations ont précédé la naissance du Soleil, et leurs produits se trouvaient dans le gaz dont il est né.

Une autre coïncidence de calendrier tombe à ce moment. L'expansion de l'Univers est dominée par l'énergie noire depuis un peu moins de 10 milliards d'années après le Big Bang, plus de 9,8 milliards d'années selon les chronologies de référence wiki-chrono. C'est à peu près le moment où naît le Soleil : l'écart est d'environ six cents millions d'années, deux semaines de l'année cosmique⁴. Depuis, l'expansion accélère Riess 1998. Rien ne relie les deux événements. L'un tient à la dilution de la matière dans un Univers qui grandit, l'autre à l'effondrement d'un nuage de gaz dans une galaxie parmi des centaines de milliards. Le rapprochement sert seulement de repère : le Soleil appartient à l'Univers qui accélère, et le livre y reviendra au chapitre 22.

Un héritage de 1,4 %

La composition du Soleil se lit dans sa lumière. La photosphère, la couche d'où s'échappe la lumière visible et qu'on appelle couramment la surface du Soleil, absorbe certaines longueurs d'onde, et chaque élément chimique y laisse des raies qui lui sont propres⁵. En 2021, Martin Asplund, Anish Amarsi et Nicolas Grevesse publient une nouvelle synthèse de ces mesures. En masse, la photosphère contient 74,4 % d'hydrogène, 24,2 % d'hélium et 1,39 % de tous les autres éléments réunis Asplund 2021. Les astronomes notent X, Y et Z ces trois fractions. La dernière, qu'ils appellent la métallicité, vaut Z = 0,0139, avec une incertitude de 0,0006 Asplund 2021. Un kilogramme de surface solaire contient donc environ 744 grammes d'hydrogène, 242 grammes d'hélium, et 14 grammes de tout le reste.

Ces quatorze grammes résument la partie du livre qui s'achève ici. Le carbone, l'oxygène, l'azote, le silicium, le fer, et à l'état de traces l'or et le platine, sont rangés sous le même mot de « métaux », qui en astronomie désigne tous les éléments plus lourds que l'hélium (→ chap. 14). Aucun d'eux, à quelques traces de lithium près, n'existait à la sortie des premières minutes (→ chap. 5). Tous ont été fabriqués dans des étoiles ou dans leurs catastrophes, rejetés dans le gaz de la Galaxie, et repris par les étoiles suivantes Kobayashi 2020. Le chapitre 12 a fait l'inventaire de ce qui vient de quelle source.

Les deux autres fractions demandent autant d'attention que la troisième. Les étoiles ne fabriquent pas d'hydrogène, elles en consomment : leur premier travail est de le changer en hélium wiki-stellarnuc. Les 74,4 % d'hydrogène du Soleil viennent donc des premières minutes de l'Univers (→ chap. 5). La formule selon laquelle « nous sommes faits de poussière d'étoiles » doit être corrigée sur ce point, comme l'a déjà fait le chapitre 12 : elle est vraie des quatorze grammes, pas des sept cent quarante-quatre. Le même raisonnement vaut pour nos corps, puisque aucun hydrogène, où qu'il se trouve, n'a été fabriqué par une étoile⁶. Chaque molécule d'eau porte deux atomes du premier jour pour un atome forgé dans une étoile.

L'hélium pose une question plus fine. La nucléosynthèse des premières minutes en a laissé une fraction de masse d'environ 25 % ; les mesures dans les galaxies les plus pauvres en métaux donnent Yp = 0,2449 ± 0,0040 pour cette valeur primordiale Fields 2020 (→ chap. 5). Pendant les neuf milliards d'années qui ont précédé le Soleil, les étoiles ont changé de l'hydrogène en hélium et en ont rendu une partie au gaz en mourant. On s'attendrait donc à ce que le Soleil contienne plus d'hélium que le gaz primordial. Or sa photosphère en montre 24,2 %, avec une incertitude de 0,5 point Asplund 2021 : autant, ou à peine moins⁷. Cette comparaison conduit directement à la première des deux réserves qui accompagnent ces chiffres.

Les valeurs d'Asplund et de ses coauteurs sont celles de la surface actuelle du Soleil, et cette surface a été un peu modifiée depuis la naissance de l'étoile Asplund 2021. La composition du nuage d'origine n'est donc pas lue directement : elle se déduit de la surface, en corrigeant ce que 4,57 milliards d'années ont changé. Un hélium de surface plus pauvre qu'attendu est l'indice le plus visible de cette correction.

La seconde réserve est plus embarrassante. Les astrophysiciens construisent des modèles de l'intérieur du Soleil, qui calculent sa structure à partir de sa composition. Ces modèles ne s'accordent pas avec les abondances mesurées à la surface, et ce désaccord porte un nom, le « problème de modélisation solaire ». Asplund et ses coauteurs écrivent en 2021 qu'il « reste entier » Asplund 2021. Trois explications restent possibles : la composition de surface est fausse, elle représente mal l'intérieur, ou les modèles ignorent une partie de la physique de l'étoile. La valeur de 1,39 % est donc une mesure solide de la surface, et une estimation de la composition d'origine qui dépend d'un modèle encore en défaut.

Reste à savoir combien d'étoiles ont contribué à ces quatorze grammes. On lit souvent que le Soleil serait une étoile de troisième génération, ou de quatrième. Ce nombre ne se compte pas, et pas faute de mesures. Le chapitre 12 en a donné la raison : une lignée se compte parce que chaque génération y descend d'une seule précédente, alors que le gaz d'une galaxie mélange les rejets d'étoiles de toutes masses, mortes à toutes les époques. L'oxygène d'une étoile massive morte quelques millions d'années avant la naissance du Soleil y côtoie le fer d'une naine blanche formée des milliards d'années plus tôt, et deux atomes voisins n'ont pas la même histoire. L'image juste est celle d'un recyclage, pas d'une lignée⁸.

Ce qui se mesure, en revanche, c'est la profondeur du recyclage. Pendant les cinq à six milliards d'années qui ont suivi le début du disque ancien de la Galaxie, l'enrichissement chimique du gaz a été multiplié par dix Xiang 2022. Les vieilles étoiles du halo où l'on mesure le lithium primordial descendent à des teneurs en fer des centaines de fois plus faibles que celle du Soleil Fields 2020 (→ chap. 12). Le Soleil se tient à l'autre bout de cette échelle : il est né d'un gaz qui avait fait beaucoup de tours de la boucle Asplund 2021.

Né ailleurs

Le Soleil tourne aujourd'hui autour du centre de la Galaxie, dans son disque. On a longtemps pu supposer qu'il était né à peu près sur cette orbite. Sa composition suggère le contraire : le Soleil est plus riche en métaux que ses voisines du même âge Tsujimoto 2026. Parmi des étoiles nées à la même époque, il a reçu plus d'éléments forgés que celles qui l'entourent aujourd'hui.

Le raisonnement qui tire de ce constat une naissance plus près du centre galactique s'appuie sur une propriété du disque : le gaz y est d'autant plus riche en métaux qu'il est proche du centre, où les étoiles se forment en plus grand nombre et enrichissent le gaz plus vite⁹. Une étoile trop riche pour son voisinage et pour son âge a donc vraisemblablement été formée dans une région plus centrale, où le gaz de son époque avait déjà atteint cette richesse, puis a migré vers l'extérieur. Le Soleil est dans ce cas Tsujimoto 2026.

Une étoile peut-elle se déplacer ainsi, de plusieurs milliers d'années-lumière, sans rien perdre de sa composition ? La composition, oui : une étoile garde dans son atmosphère, pour l'essentiel, celle du gaz dont elle est née Kobayashi 2020 (→ chap. 14). Le déplacement suppose que l'orbite de l'étoile change de rayon au cours du temps, ce que les astronomes appellent une migration radiale.

Takuji Tsujimoto et ses coauteurs ont montré en 2026 que ce déplacement est fréquent. Ils étudient 6 594 « jumeaux solaires », des étoiles dont les propriétés mesurées sont très proches de celles du Soleil, repérées dans la troisième publication de données du satellite Gaia (Gaia DR3), qui fournit, en plus des positions et des mouvements, des paramètres tirés de la lumière de millions d'étoiles Tsujimoto 2026¹⁰. Ils en établissent la distribution des âges. Parmi ces jumeaux proches de nous, ceux âgés de 4 à 6 milliards d'années sont nombreux. Selon les auteurs, cette population nombreuse fournit une preuve « convaincante » que la migration du Soleil sur une longue distance, 3 kiloparsecs ou plus, « est partagée par de nombreuses étoiles du disque interne » Tsujimoto 2026. Un kiloparsec vaut environ 3 260 années-lumière : trois kiloparsecs font près de dix mille années-lumière¹¹.

L'argument se comprend ainsi. Si le Soleil était une exception, une étoile venue de loin par accident, on trouverait peu d'étoiles comme lui dans son voisinage actuel. Or les étoiles qui lui ressemblent, et qui ont à peu près son âge, abondent autour de lui. Puisqu'elles partagent sa richesse en métaux, elles partagent vraisemblablement son origine, et leur nombre signale un déplacement collectif plutôt qu'un voyage isolé¹². Le Soleil a migré avec une foule d'étoiles venues du disque interne.

Deux points restent ouverts. Le premier est le rayon de naissance exact du Soleil, la distance du centre galactique à laquelle il s'est formé : il reste discuté, et une migration de 3 kiloparsecs ou plus fixe un ordre de grandeur, pas un lieu. Le second est la cause du déplacement collectif. Tsujimoto et ses coauteurs le relient, peut-être, à l'époque où s'est formée la barre de la Galaxie Tsujimoto 2026, la structure allongée d'étoiles qui occupe la région centrale de la Voie lactée. C'est une hypothèse des auteurs. Ce qui la mettrait à l'épreuve : une date de formation de la barre obtenue indépendamment, par les âges des étoiles qui la composent par exemple, et sa comparaison avec l'âge de la population migrante, 4 à 6 milliards d'années.

La conséquence pour le récit tient en peu de mots. Le Soleil est né dans une région de la Galaxie plus active et plus riche que celle où il se trouve, et le gaz qui l'a formé était plus travaillé que celui de son voisinage actuel. Son héritage de 1,39 % est celui d'un lieu qu'il a quitté.

Deux horloges dans une pierre

Dater la naissance du Soleil ne se fait pas en observant le Soleil. On date des pierres. Certaines météorites, les chondrites, n'ont jamais fondu et gardent les briques du disque de gaz et de poussière qui entourait le jeune Soleil : des gouttelettes de silicate figées, des grains réfractaires, une matrice de poussière fine Lichtenberg 2023. Pour lire leur âge, on se sert de la radioactivité.

Certains noyaux atomiques sont instables et se transforment spontanément en d'autres. Pour un grand nombre de noyaux d'une même espèce, cette transformation suit une règle simple : au bout d'une durée fixe, propre à l'espèce et appelée demi-vie, la moitié des noyaux s'est transformée ; au bout de deux demi-vies, les trois quarts ; et ainsi de suite¹³. La quantité de noyaux transformés mesure donc le temps écoulé, à condition de savoir combien il y en avait au départ. C'est cette condition qui pose problème, et la méthode plomb-plomb a été conçue pour la contourner.

L'uranium naturel existe sous deux formes, deux isotopes, qui ont la même chimie mais des noyaux de masses différentes. L'uranium 238 se transforme, par une chaîne de désintégrations, en plomb 206, avec une demi-vie de 4,5 milliards d'années. L'uranium 235 se transforme en plomb 207, avec une demi-vie de 0,70 milliard d'années wiki-pbpb Lichtenberg 2023. Les deux horloges tournent dans la même pierre, depuis le même instant, mais à des vitesses très différentes.

Depuis la naissance du Système solaire, il y a 4,57 milliards d'années, l'uranium 238 a traversé à peu près une demi-vie : il en reste environ la moitié. L'uranium 235, lui, a traversé plus de six demi-vies : il en reste environ un pour-cent de la quantité initiale¹⁴. Les deux plombs ne se sont donc pas accumulés au même rythme. Au début, l'uranium 235, qui se désintègre vite, produisait du plomb 207 en abondance relative ; à mesure qu'il s'est épuisé, la production de plomb 207 a ralenti, pendant que celle de plomb 206 continuait à un rythme presque régulier. Le rapport entre le plomb 207 et le plomb 206 fabriqués dans la pierre change donc avec le temps, d'une manière entièrement fixée par les deux demi-vies et par le rapport entre les deux uraniums¹⁵.

Là est tout l'intérêt de la méthode. La quantité d'uranium que contenait la pierre à l'origine n'intervient pas : une pierre riche en uranium fabrique plus de plomb qu'une pierre pauvre, mais les deux plombs y sont produits dans la même proportion. Le rapport entre les deux plombs suffit à donner un âge, sans qu'on ait besoin de connaître la concentration d'uranium wiki-pbpb. Deux horloges qui tournent à des vitesses différentes dans le même boîtier se lisent l'une par l'autre.

La méthode a daté les météorites dès 1956. Cette année-là, le géochimiste américain Clair Patterson obtient pour elles un âge d'environ 4,55 milliards d'années wiki-pbpb. La valeur actuelle, 4,567 milliards d'années, n'en diffère que de 17 millions d'années, soit moins de 0,4 %¹⁶. La méthode a été affinée depuis, pas remplacée.

L'une des corrections modernes touche au cœur du mécanisme. Le rapport entre le plomb 207 et le plomb 206 dépend, on l'a vu, du rapport entre les deux uraniums. On a longtemps supposé que ce rapport entre l'uranium 238 et l'uranium 235 était le même dans toutes les météorites. Il varie en réalité de l'une à l'autre wiki-pbpb. Une valeur supposée constante, appliquée à une pierre qui s'en écarte, fausse l'âge calculé. Les datations modernes mesurent donc ce rapport dans l'échantillon lui-même plutôt que de le supposer. La valeur révisée est de 137,786 ± 0,013 : il y a aujourd'hui environ 138 atomes d'uranium 238 pour un atome d'uranium 235 wiki-pbpb.

Ce que la date désigne

Parmi les grains des chondrites se trouvent des inclusions riches en calcium et en aluminium, désignées par le sigle anglais CAI, ou « inclusions réfractaires » : elles sont faites de minéraux qui se forment à très haute température¹⁷. Les CAI sont tenues pour la première matière solide du Système solaire. Leur âge est donc assimilé à l'origine cosmochimique du Système solaire, que les spécialistes notent « t = 0 » Woitke 2024.

Quatre CAI datées par la méthode plomb-plomb donnent 4 567,30 millions d'années, avec une incertitude de 0,16 million d'années Woitke 2024 Amelin 2010 Connelly 2012. C'est la valeur d'où découle la soustraction du début de ce chapitre¹⁸.

Ce que la date mesure demande d'être dit exactement. C'est l'âge des premiers solides du disque qui entourait le jeune Soleil, pas celui du Soleil au sens strict Woitke 2024. Le Soleil s'est formé par l'effondrement d'un nuage ; le disque qui l'entourait a ensuite condensé ses premiers grains ; ces grains sont ceux qu'on date. Entre le début de l'effondrement et la formation des CAI, il s'est donc écoulé un certain temps, que la méthode plomb-plomb ne mesure pas¹⁹.

Ce délai a été estimé. Un modèle publié en 2024 par Peter Woitke et ses coauteurs fait naître les CAI dans les 50 000 premières années de l'évolution du disque Woitke 2024. C'est un résultat de modèle, non une mesure. Mais l'ordre de grandeur suffit au propos : cinquante mille ans représentent environ le tiers de l'incertitude sur l'âge des CAI, qui est de 160 000 ans, et un peu moins de deux minutes de l'année cosmique²⁰. À l'échelle de ce livre, la naissance du Soleil et l'âge du Système solaire se confondent, et ce chapitre emploie les deux expressions pour le même instant.

Le vocabulaire des cosmochimistes est plus prudent que celui du récit. Ils ne parlent pas de naissance mais de t = 0, une origine des horloges, comme la cosmologie parle du « début » sans prétendre dater un instant zéro (→ chap. 1). Pour eux aussi, une origine commode peut se révéler moins bien fixée qu'on ne le croyait.

Un million d'années de désaccord

Le plomb-plomb n'est pas la seule horloge des météorites. Une autre repose sur l'aluminium 26, une forme radioactive de l'aluminium qui se transforme en magnésium 26 avec une demi-vie d'environ 0,72 million d'années Desch 2023 Lichtenberg 2023. Disparu depuis longtemps, il a laissé dans les minéraux formés tôt un excès de magnésium 26, d'autant plus grand que le minéral est ancien. Cette horloge, dont le chapitre 16 détaille le principe, ne donne pas d'âge en années : elle donne l'écart de temps entre la formation de deux objets, à condition que l'aluminium 26 ait été réparti de la même façon dans tout le disque d'origine. C'est cette condition que teste l'article de Steven Desch et de ses coauteurs publié en 2023, dont le titre annonce « un test de l'homogénéité de l'aluminium 26 » Desch 2023.

Les deux horloges se complètent donc. Le plomb-plomb donne des âges absolus, en millions d'années avant le présent ; l'aluminium-magnésium donne des écarts relatifs, très fins, entre objets anciens. Si les deux sont justes, elles doivent concorder. Desch et ses coauteurs les confrontent sur des achondrites, des météorites issues de corps qui ont fondu Lichtenberg 2023, et plus précisément sur celles qui se sont refroidies rapidement : un refroidissement rapide garantit que les deux horloges ont commencé à compter au même moment²¹. Pour ces pierres, on connaît à la fois l'âge absolu par le plomb et l'écart avec le t = 0 par l'aluminium. On en déduit la date du t = 0 lui-même.

Le résultat est un t = 0 de 4 568,42 millions d'années, avec une incertitude de 0,24 million d'années Desch 2023. Les auteurs soulignent que cette valeur est « significativement plus ancienne » que les quelque 4 567,3 millions d'années mesurés directement sur les CAI par le plomb-plomb Desch 2023. L'écart est d'environ 1,1 million d'années, plusieurs fois les incertitudes déclarées de part et d'autre²². Les deux valeurs ne peuvent pas être justes ensemble.

Desch et ses coauteurs proposent une explication : le plomb de certaines CAI aurait été perturbé après leur formation Desch 2023. Si des CAI ont perdu une partie de leur plomb, ou en ont échangé avec leur environnement, leur horloge plomb-plomb indique un âge trop jeune. La mesure directe sur les CAI serait donc biaisée, et le détour par les achondrites donnerait la bonne valeur. Les auteurs en tirent une recommandation de méthode : dater les événements du début du Système solaire par rapport au t = 0, en écart de temps, plutôt qu'en âge absolu Desch 2023. Les écarts relatifs sont plus sûrs que la position de l'origine.

Une seconde équipe va dans le même sens. Maxime Piralla et ses coauteurs, également en 2023, établissent une chronologie unifiée qui combine l'aluminium-magnésium et le plomb-plomb, et réévaluent l'âge des CAI à 4 568,7 millions d'années Woitke 2024²³. Deux équipes, par des chemins voisins, trouvent donc une origine plus ancienne d'environ un million d'années que la mesure plomb-plomb directe.

Rapporté à l'âge du Système solaire, cet écart vaut 0,02 %, et un peu plus pour la valeur de Piralla²⁴. Sur l'année cosmique, il représente trois quarts d'heure environ, aux premières heures du 2 septembre²⁵. Pour le récit cosmique, il ne change rien : le Soleil naît toujours environ 9,2 milliards d'années après le Big Bang, aux deux tiers de l'histoire. L'incertitude sur l'âge de l'Univers lui-même, qui dépend du modèle standard et de ses tensions (→ chap. 23), dépasse de loin ce million d'années.

Ce qui départagerait les deux valeurs se laisse énoncer. Il faudrait des CAI dont le plomb est démontré intact, et dont l'âge plomb-plomb coïncide, ou non, avec le t = 0 déduit de l'aluminium. Il faudrait aussi confirmer que l'aluminium 26 était bien réparti de façon homogène dans le disque, puisque toute la construction de Desch et de ses coauteurs en dépend Desch 2023. Si l'homogénéité tombait, l'horloge relative perdrait sa fiabilité, et l'argument contre les 4 567,3 millions d'années avec elle.

Pour la formation des planètes, en revanche, un million d'années compte beaucoup. Les premiers petits corps du Système solaire interne se sont formés moins de 0,3 million d'années après les CAI, et le noyau de Jupiter aurait atteint une vingtaine de masses terrestres en moins d'un million d'années Lichtenberg 2023 Kruijer 2017. Sur une chronologie de cette finesse, déplacer le t = 0 d'un million d'années déplace d'autant chaque événement daté en âge absolu. D'où la recommandation de Desch et de ses coauteurs : les écarts mesurés par rapport au t = 0 restent valables quelle que soit la date du t = 0 lui-même Desch 2023.

Ce t = 0, à 4 567 ou 4 568 millions d'années avant le présent, ferme l'inventaire de la matière : l'hydrogène du premier jour et les quatorze grammes de cendres d'étoiles par kilogramme sont réunis autour d'une étoile neuve. La suite ne fabrique plus d'éléments, elle les trie et les assemble. Autour du Soleil naissant, le disque qui a condensé les CAI va agréger ses grains en corps de plus en plus gros, jusqu'aux embryons de planètes, et c'est en écarts au t = 0, comme le recommandent Desch et ses coauteurs, que le chapitre 16 en raconte l'histoire.

Ce qu'on ne sait pas

On ne connaît pas la date absolue du t = 0 à mieux qu'un million d'années près. Deux familles de mesures s'opposent : le plomb-plomb direct sur quatre CAI, 4 567,30 ± 0,16 millions d'années Woitke 2024, et les chronologies qui accordent le plomb-plomb à l'aluminium 26, 4 568,42 ± 0,24 millions d'années pour Desch et ses coauteurs Desch 2023, 4 568,7 pour Piralla et ses coauteurs Woitke 2024. L'hypothèse du plomb perturbé dans certaines CAI expliquerait l'écart ; celle d'un aluminium 26 réparti de façon inégale dans le disque l'expliquerait autrement, et jouerait contre la valeur plus ancienne. Ce qui départagerait : des CAI au plomb démontré intact, et un test indépendant de l'homogénéité de l'aluminium 26. Confiance élevée sur l'âge au dixième de milliard d'années près, 4,57 milliards d'années ; confiance modérée sur le choix entre 4 567 et 4 568 millions d'années.

On ne sait pas exactement combien de temps sépare le début de l'effondrement du nuage solaire de la formation des CAI. Le modèle de Woitke et de ses coauteurs donne 50 000 ans pour l'apparition des CAI dans l'évolution du disque Woitke 2024, mais c'est un modèle, et il ne couvre pas la phase qui précède la formation du disque. L'enjeu reste faible à l'échelle du livre : il faudrait un délai de plusieurs centaines de milliers d'années pour qu'il dépasse l'incertitude des mesures.

On ne connaît pas la composition d'origine du Soleil, seulement celle de sa surface actuelle Asplund 2021. Deux indices montrent que l'écart n'est pas nul : la surface a été un peu modifiée depuis la naissance, selon les auteurs ; et l'hélium de la photosphère, 24,2 %, n'est pas supérieur à la valeur primordiale, alors que neuf milliards d'années d'étoiles en avaient ajouté au gaz. Le « problème de modélisation solaire », désaccord entre ces abondances de surface et les modèles de l'intérieur, reste entier Asplund 2021 : soit la surface est mal mesurée, soit elle représente mal l'intérieur, soit les modèles manquent une physique. Confiance élevée sur les fractions de surface ; plus faible sur leur transposition au nuage d'origine.

On ne sait pas où le Soleil est né. Sa richesse en métaux et la population nombreuse de ses jumeaux âgés de 4 à 6 milliards d'années indiquent une naissance plus près du centre, suivie d'une migration de 3 kiloparsecs ou plus partagée par de nombreuses étoiles Tsujimoto 2026. Le rayon de naissance exact reste discuté. Le lien avec la formation de la barre galactique est une hypothèse des auteurs, que départagerait une date indépendante pour la formation de la barre. Confiance modérée à élevée sur le principe d'une naissance plus centrale ; faible sur le lieu précis et sur la cause.

Enfin, on ne saura pas combien de générations d'étoiles ont précédé le Soleil. Ce n'est pas une lacune que de meilleures mesures combleraient : le recyclage qui mélange les rejets d'étoiles de toutes les époques ne définit pas de générations successives (→ chap. 12).

Ce que ce chapitre démontre

Le Soleil naît environ 9,2 milliards d'années après le Big Bang, 13,8 moins 4,57, soit aux deux tiers de l'histoire cosmique Connelly 2012 esa2013planck. Sur l'année cosmique, où le fond diffus est émis un quart d'heure après minuit le 1er janvier, sa naissance tombe vers la fin d'août, aux premières heures du 2 septembre au calcul exact. Plus de huit milliards d'années de disque galactique, la collision avec Gaia-Enceladus, et toute la forge des éléments l'ont précédé. L'ère où l'énergie noire domine l'expansion commence un peu moins de 10 milliards d'années après le Big Bang, à peu près au moment où naît le Soleil wiki-chrono.

La photosphère solaire contient en masse 74,4 % d'hydrogène, 24,2 % d'hélium et 1,39 % d'autres éléments, Z = 0,0139 ± 0,0006 Asplund 2021. Ce 1,39 % est la part forgée par les étoiles et leurs catastrophes : carbone, oxygène, fer, or. L'hydrogène, lui, date des premières minutes, et il ne faut pas écrire que tout, dans le Soleil ou dans nos corps, est poussière d'étoiles. Ces valeurs sont celles de la surface actuelle, un peu modifiée depuis la naissance, et le désaccord avec les modèles de l'intérieur solaire persiste Asplund 2021. On ne peut pas compter les générations d'étoiles qui ont précédé le Soleil : l'image juste est celle d'un recyclage, pas d'une lignée.

Le Soleil est plus riche en métaux que ses voisines du même âge, ce qui suggère une naissance plus près du centre galactique, puis une migration vers l'extérieur. Tsujimoto et ses coauteurs, à partir de 6 594 jumeaux solaires de Gaia DR3, concluent qu'une migration de plus de 3 kiloparsecs comme celle du Soleil est partagée par de nombreuses étoiles du disque interne. Le lien avec la formation de la barre galactique reste une hypothèse Tsujimoto 2026.

L'uranium 238 se transforme en plomb 206 avec une demi-vie de 4,5 milliards d'années, l'uranium 235 en plomb 207 avec une demi-vie de 0,70 milliard d'années. Parce que ces deux horloges tournent à des vitesses différentes, le rapport des deux plombs donne un âge sans qu'il faille connaître la quantité d'uranium. Clair Patterson obtient ainsi, en 1956, environ 4,55 milliards d'années pour les météorites. Le rapport entre les deux uraniums varie d'une météorite à l'autre, et les datations modernes le mesurent : 137,786 ± 0,013 wiki-pbpb.

Les inclusions riches en calcium et en aluminium des chondrites, tenues pour la première matière solide du Système solaire, donnent par cette méthode 4 567,30 ± 0,16 millions d'années sur quatre échantillons Woitke 2024 Connelly 2012. C'est l'âge des premiers solides du disque ; un modèle les fait naître dans les 50 000 premières années de celui-ci Woitke 2024, et à l'échelle du livre la naissance du Soleil et l'âge du Système solaire se confondent. Depuis 2023, Desch et ses coauteurs, en accordant le plomb-plomb et l'aluminium 26, placent le t = 0 à 4 568,42 ± 0,24 millions d'années et jugent que le plomb de certaines CAI a été perturbé Desch 2023 ; Piralla et ses coauteurs arrivent à 4 568,7 millions d'années Woitke 2024. L'écart, environ un million d'années ou 0,02 %, ne change rien au récit cosmique, mais compte pour la chronologie de la formation des planètes.

Notes