Supernovae : la genèse d’une explosion

Un présupposée problématique

Le concept de “chandelles standards », très important en astronomie, qualifie des objets dont on suppose la luminosité intrinsèque connue, ce qui permet de déduire leur distance ainsi que de nombreuses informations précieuses. Mais est-ce réellement un bon qualificatif pour une supernova ? Ces explosions, pouvant excéder en luminosité celle de la galaxie mère, sont-elles réellement assez identiques entre elles pour pouvoir supposer leur luminosité connue ? Pour répondre à cette question, les scientifiques doivent d’abord comprendre les mécanismes qui conduisent une etoile à exploser et à devenir une supernova.

Un robot à scruter le ciel

Un projet unique en collaboration entre l’Institut Technologique de Californie (Caltech) et l’institut Weizmann (Israël), fournit des premiers éléments de réponse à cette question fondamentale. Les résultats obtenus par la collaboration de chercheurs ont été récemment publiés dans la revue scientifique Nature. Le projet, appelé le Palomar Transient Factory, utilise un télescope robotisé, situé en Californie du sud, qui scrute le ciel rapidement et recherche des changements soudain dans son état, pouvant témoigner de l’explosion soudaine d’une etoile.

Une découverte toute récente

De l’autre côté de la planète, en mai dernier, les chercheurs de l’institut Weizmann se sont rendus compte que l’un des changements détectés par le télescope était effectivement une supernova, ayant explosée à peine 4 jours plus tôt. L’alerte fut donc immédiatement donnée au télescope spatial Swift, à bord du satellite Swift opéré par la NASA, pour observer l’explosion en détail. Le télescope Swift a l’avantage et la particularité d’observer le ciel dans des longueurs d’onde visible, mais également dans l’Ultra-Violet.

“L’UV est crucial”

“L’ultraviolet est crucial,” assure le Professeur Avishay Gal Yam du département d’astrophysique de l’institut Weizmann, “car au début du processus, l’explosion est tellement énergétique que la majeur partie de l’information ne peut être obtenue qu’en étudiant les longueurs d’onde les plus courtes (c ‘est a dire les plus énergétiques). Les ondes UV sont filtrées par l’atmosphère terrestre, et c’est la raison pour laquelle une telle étude ne peut être effectuée que depuis l’espace”.

Les chercheurs ont donc collecté des observations balayant un large spectre électromagnétique, allant des rayons X (les longueurs d’onde les plus courtes et les plus énergétiques) aux ondes radio (des longueurs d’onde longues et moins énergétiques). Ils ont comparé leurs observations à différents modèles existants. En effet, si la communauté scientifique s’accorde à penser que les supernovae de type « Ia » correspondent à des explosions d’etoiles très denses et âgées (également appelées naines blanches), il n’y a pas de consensus quant à la raison qui les conduiraient à exploser soudainement.

Compagnonnage stellaire

Les observations dans l’UV ont permis aux chercheurs de voir un phénomène tout à fait unique et inédit : un pique très bref d’énergie, très tôt dans le processus. Ce pique d’énergie, affirme le Prof Gal Yam, convient à un modèle dans lequel une naine a pour compagnon proche une etoile géante. “L’etoile naine contient l’équivalent de la masse du soleil, compressé dans un diamètre semblable à celui de la Terre, tandis que son compagnon est 500 à 100 fois plus gros que le Soleil”. De la matière provenant de la grosse étoile peu dense est donc absorbée par l’etoile naine, jusqu’à ce que la pression engendrée par la masse absorbée cause une détonation dans l’étoile naine. Le pique d’énergie se produit lorsque la matière éjectée lors de l’explosion atteint le compagnon.

Une trouvaille importante pour les campagnes futures

Selon Prof Gal Yam, cette découverte accentue l’importance de mener des campagnes d’observation dans l’UV (un domaine du spectre électromagnétique quelque peu délaissé par le successeur du télescope spatial Hubble). Il espère que des campagnes futures permettront de trancher si ce processus de compagnonnage est commun à toutes les supernovae de type Ia.

Source : http://wis-wander.weizmann.ac.il/seeing-a-supernova-in-a-new-light-0#.VcxtuFofz8G

Auteurs :
Maayane Soumagnac, Postdoctorante au centre d’astrophysique de l’institut Weizmann
Angélique Toulon, chargée de mission scientifique et universitaire