A l’écoute du chant du cygne d’une étoile à l’agonie

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10 mai 2017

Que savez-vous de la fin des étoiles ? Ce n’est généralement pas un évènement paisible : l’étoile s’épuise progressivement, jusqu’à s’effondrer sur elle-même. Puis, suivant sa masse et sa constitution, elle peut exploser dans un tout dernier chant du cygne d’une puissance très difficile à imaginer. Une équipe du Weizmann a enquêté pour savoir si les prémices de cette explosion étaient détectables.

Regarder le ciel, c’est à la fois regarder dans le passé mais également regarder le cosmos à un instant précis. Il faut alors se rendre compte de la chance d’observer un phénomène transitoire dans le cosmos sur la si petite échelle de temps durant laquelle l’humanité est capable d’observer correctement les astres. Avant l’invention du télescope, on trouve dans les écrits la trace de cinq supernovas observées à l’œil nu.

Une supernova survient dans deux cas. Le premier concerne les naines blanches, une autre curiosité de notre ciel, qui, à la suite d’une accrétion de matière extérieure à l’astre, explose dans une réaction en chaine thermonucléaire. Dans le second cas [1], qui sera le sujet de l’étude présentée ci-dessous, une étoile super massive va générer de la matière de plus en plus complexe jusqu’à produire du fer. Dès lors, les propriétés thermonucléaires du fer entraîne un effondrement de l’étoile sur elle-même, jusqu’à la quasi suppression du vide qui constitue la matière. Et en s’effondrant sur le cœur d’acier, le reste de la matière rebondit à un quart de la vitesse de la lumière et se propage dans les différentes couches de l’étoile.

Arrive alors la question qui a intéressé une collaboration mondiale, impliquant les chercheur-e-s de l’Institut Weizmann. Peut-on observer les prémices de cet événement cataclysmique ?

C’est une collaboration à grande échelle qui a permis de collecter des données exclusives sur une supernova. Cette collaboration internationale, du nom de Palomar Transient Factory, a pour centre un télescope installé au sud de la Californie. L’histoire commence en octobre 2013 [2] quand le docteur Ofer Yaron (Weizmann) est informé de la potentialité d’une supernova. Il alerte immédiatement le Dr. Dan Perley (Niels Bohr Institut) qui était alors en train d’observer les étoiles grâce au télescope Keck à Hawaii. C’est donc entre six et dix heures après le début du phénomène que l’observation a pu être effectuée, collectant les radiations UV et les rayons X provenant de la supernova.

Dans une étude publiée dans Nature Physics [3], les chercheur-e-s isarélien-ne-s, américain-e-s, suédois-es, irlandais-e-s et anglais-es ont présenté ces données mesurées pendant ces tout premiers instants.

Grace à ces nouvelles informations, les scientifiques ont pu détecter la matière autour de la supernova juste avant l’explosion. Une analyse plutôt complexe a permis de montrer que l’explosion a été précédée d’une période d’instabilité qui aurait duré environ un an. Durant cette période, l’étoile expulse de la matière et forme ainsi une coquille de gaz, elle aussi observée grâce au télescope.

Cependant, les évènements qui conduisent à l’explosion d’une étoile en supernova ne sont pas encore parfaitement connus. Et ces nouvelles découvertes posent de nombreuses questions, comme par exemple quels phénomènes déclenchent la phase finale de l’explosion ? Ces collaborations mondiales sont probablement le seul moyen de progresser efficacement dans ces domaines passionnants, fondamentaux et onéreux.

Sources :
[1] https://fr.wikipedia.org/wiki/Supernova_à_effondrement_de_cœur
[2] http://wis-wander.weizmann.ac.il/space-physics/explosive-material-making-supernova
[3] Confined dense circumstellar material surrounding a regular type II supernova, Nature Physics (2017), doi:10.1038/nphys4025

Rédacteur : Samuel Cousin, post-doctorant à l’Institut Weizmann

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