Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision, une kilonova naît — une explosion cosmique qui brille non seulement par la chaleur, mais aussi par la désintégration d'éléments lourds fraîchement créés. Parmi eux, le néodyme — un métal des terres rares qui, dans les entrailles de la Terre, se cache dans des minéraux, et dans l'espace, devient brièvement le chef d'orchestre de la lumière.

Les astrophysiciens ont simulé une telle explosion sur ordinateur, en utilisant trois ensembles différents de données sur la façon dont les atomes de néodyme absorbent et émettent la lumière. Le résultat a surpris : la luminosité de l'explosion dans l'infrarouge variait de près d'un facteur 1,5 selon les tables choisies. Le spectre — cette bande arc-en-ciel qui permet aux scientifiques de déterminer la composition — était également nettement déformé, surtout dans le proche et le moyen infrarouge.

La cause réside dans la description du néodyme neutre (Nd I) — un atome dont tous les électrons sont en place. Même de petites inexactitudes dans le calcul de ses niveaux d'énergie entraînent de grands changements dans le spectre. Les scientifiques ont également essayé de calibrer les données sur la base de référence NIST — et ont de nouveau observé de fortes différences dans la partie infrarouge.

Cela signifie que pour modéliser précisément les kilonovae, y compris la célèbre AT2017gfo, il faut accorder une attention particulière à la physique atomique de chaque élément rare. Sinon, nous risquons de mal comprendre combien d'or, de platine ou d'uranium est né dans une telle explosion.