Tout savoir sur les supernovas et actualités

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SN2016iet, une supernova pas comme les autres

— Actualités du 27 août 2019 —

Le coeur des étoiles est le siège d’une lutte perpétuelle entre la pression radiative des réactions thermonucléaires qui poussent vers l’extérieur et la gravité qui cherche à tout ramener vers le centre de l’étoile. Le point d’équilibre est appelé l’équilibre hydrostatique. Dans les étoiles les plus massives, les collisions entre rayons gamma et noyaux atomiques mènent à la création de paires électrons-positrons qui s’annihilent rapidement pour former de nouveaux rayons gamma qui soutiennent la pression radiative du coeur. C’est un fragile équilibre qui peut être rompu.

Certaines instabilités peuvent amener à une surproduction de paires électrons-positrons. Ce phénomène entraîne une chute de pression au coeur de l’étoile et donc un effondrement partiel. S’ensuit une violente montée des températures et une accélération brutale des réactions thermonucléaires. L’explosion résultante disloque la totalité de l’étoile sans rien laisser derrière elle.

C’est probablement ce type de supernova qui a été observé par GAIA en novembre 2016. L’explosion a été appelée SN2016iet et a fait l’objet d’un article le 15 août 2019 dans la revue The Astrophysical Journal. SN2016iet est un évènement étrange à plus d’un titre.

L’étoile qui a généré cette supernova a dû démarrer sa vie avec une masse de 200 masses solaires, c’est-à-dire près de la limite de ce que les modèles actuels autorisent pour la formation d’une étoile. Pourtant, l’explosion a eu lieu très loin du coeur de la galaxie hôte, là où on pourrait s’attendre à trouver les étoiles les plus massives.

En réalité, ce ne sont pas une mais deux explosions qui ont été observées à 100 jours d’intervalle. La seconde explosion est probablement dû à l’onde de choc qui a traversé de la matière précédemment expulsée par l’étoile. Mais là encore le timing ne colle pas vraiment. Pour qu’on observe un second pic de luminosité, cela signifie que cette matière était encore assez proche de l’étoile, comme si elle avait été expulsée il y a quelques années seulement. Or on s’attendrait plutôt à ce qu’une étoile de ce type se débarrasse lentement de sa masse au cours de plusieurs millénaires.

SN2016iet est un événement complexe qui va pouvoir alimenter la recherche sur les supernovas instabilité de paires. L’équipe à l’origine de l’article va maintenant utiliser le télescope spatial Hubble pour essayer d’observer ce qu’il reste de la supernova. Ce sera peut-être l’occasion d’en apprendre un peu plus sur ces étoiles hypergéantes et sur leur fin de vie.





N6946-BH1, l’histoire d’une supernova ratée

— Actualités du 24 mars 2019

N6946-BH1 est une étoile qui a eu une fin assez singulière. C’était une très grosse étoile, environ 25 fois plus massive que le soleil. Elle a été observée dans la galaxie NGC 6946 située à environ 22 millions d’années-lumière de nous. On peut penser qu’une étoile aussi massive finisse sa vie en supernova. En effet, en 2009 la luminosité de N6946-BH1 a soudainement augmentée jusqu’à devenir un million de fois plus lumineuse que le soleil. Cela a duré quelques mois avant que l’étoile disparaisse complètement. Cela peut paraître très lumineux mais en réalité c’est beaucoup trop peu pour une supernova.

On pense donc que N6946-BH1 a raté son explosion en supernova. Elle se serait effondrée directement en trou noir, sans passer par une phase explosive. En fouillant la zone en infrarouge avec le télescope spatial Spitzer, on a observé une petite forme qui est probablement dûe au disque d’accrétion du trou noir qui s’est formé. Mais on ne sait pas encore à quelle fréquence ce type de mort d’une étoile se produit.

L’équipe qui a suivi la mort de N6946-BH1 estime que 10% à 30% des étoiles massives pourraient ainsi finir en supernova raté. Cela expliquerait parfaitement pourquoi on observe moins de supernovas que ce qu’on pourrait attendre compte tenu du nombre d’étoiles massive. Ces supernovas ratées pourraient aussi être des phénomènes qui donnent naissance à des trous noirs de plusieurs dizaines de masses solaires tels que ceux qui ont été observés en ondes gravitationnelles par LIGO.

Typiquement, une supernova expulse la majeure partie des couches externes de l’étoile, ce qui réduit ainsi la taille du trou noir central. Dans le cas de N6946-BH1, une plus grande partie de la masse de l’étoile se retrouve dans le trou noir final, ce qui permet ainsi de former des trous noirs plus massifs. On améliorera probablement notre connaissance de ce phénomène verra en en observant d’autres supernova ratées.

L’essentiel sur les supernovas

Les supernovas à effondrement de coeur font partie des événements les plus violents de l’univers. Lorsqu’une étoile massive arrive en fin de vie, elle fusionne des éléments de plus en plus lourds jusqu’à ce qu elles n’y parvienne plus. L’équilibre hydrostatique de l’astre est alors rompu et la gravité reprend le dessus. En quelques millisecondes, le coeur de l’étoile s’effondre et souffle les couches extérieures dans une gigantesque explosion.

Ces événements laissent derrière eux le coeur effondré de l’étoile, une étoile à neutrons ou dans les cas les plus extrêmes un trou noir. C’est comme cela que se termine la vie des étoiles qui font au moins huit masses solaires. Mais pour les étoiles les plus gigantesques, de plus de 130 masses solaires, on suppose qu’un mécanisme différent entre en jeu. On parle alors d’une supernova par instabilité de paires.

Picture by L. Calçada, ESO

Sources

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