Des scientifiques de l’Institut des sciences Weizmann d’Israël à Rehovot ont réussi à assister à l’explosion d’une énorme étoile Wolf-Rayet, une hypothétique supernova qui aurait dû être impossible.
L’année 2022 démarre en trombe avec cette supernova massive.
Des scientifiques de l’Institut des sciences Weizmann d’Israël à Rehovot ont réussi à assister à l’explosion d’une énorme étoile Wolf-Rayet, une supernova supposée par de nombreux scientifiques qui aurait dû être impossible.
Cette observation, détaillée dans une étude publiée dans la revue académique du comité de lecture Nature , a donné la preuve de quelque chose qui n’avait existé jusqu’à présent que comme théorie et qui n’avait jamais été vu auparavant.
Une supernova est essentiellement une étoile qui explose. C’est l’un des deux destins d’une étoile lorsqu’elle atteint la fin de son cycle de vie, ne pouvant plus produire d’énergie dans son noyau.
Les étoiles de toutes sortes sont alimentées par cette production d’énergie dans leurs noyaux, qui voit l’énergie produite par la fission nucléaire fusionner des éléments plus légers pour former des éléments plus lourds. C’est ce processus qui maintient l’étoile chaude, permettant aux gaz de se dilater tout en attirant simultanément sa masse vers le noyau dans un équilibre gravitationnel délicat.
Lorsqu’une étoile ne peut plus produire cette énergie, un processus qui prend des millions ou des milliards d’années, deux choses se produisent. Dans le cas d’étoiles de la taille de notre Soleil ou plus petites, l’étoile s’effondrera pour former une naine blanche.
Mais pour les étoiles assez grandes, environ huit à 15 masses solaires au minimum, cela provoque une supernova, qui voit les éléments lourds projeter dans l’espace dans un affichage explosif. Cela entraîne à son tour plusieurs résultats pour ces éléments et le reste de l’univers. Pour l’étoile progénitrice elle-même, cependant, il en résulte généralement l’un des deux résultats suivants : soit elle est complètement détruite, soit elle s’effondre sur elle-même pour former une étoile à neutrons (si l’étoile d’origine était suffisamment grande) ou un trou noir .
Les trous noirs sont un phénomène astronomique déroutant à part entière, mais les supernovas, autrefois considérées comme des événements extrêmement rares pour les chercheurs, sont devenues mieux comprises à mesure que le temps et les progrès scientifiques avançaient.
Avishay Gal-Yam, doyen de la faculté de physique des particules de Weizmann, le directeur de l’étude, avait localisé sept supernovas en quatre ans lorsqu’il était doctorant. Aujourd’hui, cependant, avec les bons outils et la bonne méthodologie, il est possible de détecter 50 supernovas par jour.
Et pourtant, il y avait encore des mystères, notamment concernant certaines étoiles massives.
Il existe plusieurs types d’étoiles différentes, et elles varient en termes de luminosité, de taille et de durée de vie. Des étoiles comme notre Soleil, par exemple, ont une espérance de vie d’environ 10 milliards d’années. Les étoiles massives, cependant, ne durent que quelques millions d’années.
Un type de ces étoiles massives est l’étoile Wolf-Rayet. Ces rares grands corps stellaires diffèrent des autres étoiles de plusieurs manières, notamment en ce qu’une ou plusieurs couches externes d’éléments plus légers sont manquantes. Ceci est remarquable, car en raison de la façon dont la fission nucléaire a stratifié les éléments dans une étoile, les couches externes sont généralement composées d’éléments plus légers tandis que les plus lourds sont concentrés vers le noyau.
Normalement, les couches externes les plus externes seraient remplies d’hydrogène, l’élément le plus léger. Or, dans les étoiles de Wolf-Rayet, ce n’est pas le cas. Au contraire, les couches les plus externes contiennent de l’hélium ou même du carbone et d’autres éléments plus lourds.
On ne sait pas exactement pourquoi, bien que des théories existent, l’une des plus notables étant que les vents stellaires forts éliminent essentiellement les couches les plus légères une à la fois au cours de plusieurs centaines de milliers d’années. Cela leur donne à son tour l’apparence d’une décomposition, d’une désintégration progressive sur une longue période de temps.
Malgré leur courte durée de vie, il n’y a jamais eu une seule observation définitive d’une étoile Wolf-Rayet devenant une supernova. Il a été théorisé qu’ils pourraient exister, cependant. En fait, certains types de supernovas étaient soupçonnés d’avoir pour origine les étoiles Wolf-Rayet, bien que cela n’ait jamais été prouvé. De nombreux scientifiques ont fini par soupçonner qu’en raison du fait que les étoiles Wolf-Rayet n’avaient jamais été détectées comme des supernovae permanentes, elles pourraient ne pas le faire du tout. Au contraire, ils peuvent finir par s’effondrer tranquillement dans un trou noir sans produire aucune explosion visible.
Mais Gal-Yam et son équipe ont prouvé que cette hypothèse était fausse, après avoir fait ce que les astronomes du monde entier avaient longtemps échoué à faire : trouver une supernova provenant d’une étoile Wolf-Rayet.
Cela a été fait grâce à l’analyse de la lumière émise par l’explosion de la supernova. En utilisant une analyse spectroscopique pour étudier les longueurs d’onde électromagnétiques de l’explosion, il est possible pour les scientifiques d’identifier des signatures associées à certains éléments propulsés par l’explosion.
Dans l’ensemble, l’équipe a identifié quelques éléments tels que le carbone et l’oxygène, tous deux attendus dans une supernova. Mais l’équipe a également trouvé un autre élément qui n’avait jamais été vu dans une supernova de cette manière : le néon, quelque chose déjà rare dans le système solaire, mais à l’échelle universelle très abondant.
De plus, ils sont également arrivés à la conclusion que les matériaux émettant des radiations se trouvaient dans l’espace entourant l’étoile, sans y participer.
Donc qu’est-ce que tout cela veut dire?
Selon Gal-Yam, cela semble étayer l’hypothèse sur la façon dont les couches externes des étoiles Wolf-Rayet sont arrachées.
Mais puisqu’il s’agit de la première découverte du genre, il est peut-être trop tôt pour dire avec certitude si c’est ainsi que toutes les étoiles Wolf-Rayet deviennent des supernovas comme celle-ci.
« Nous ne pouvons pas dire à ce stade si toutes les stars de Wolf-Rayet finissent leur vie en fanfare ou non. Il se peut que certains d’entre eux s’effondrent discrètement dans un trou noir », a déclaré le professeur dans un communiqué.
Cependant, il est clair que malgré cette explosion massive, toute la matière de l’étoile n’était pas réellement là.
« Nous estimons que la masse qui s’est dispersée lors de l’explosion est probablement égale à celle du Soleil ou d’une étoile légèrement plus petite ; l’étoile qui a explosé était significativement plus lourde – ayant une masse au moins 10 fois supérieure à celle du Soleil. Alors, où s’est retrouvée la majorité de la masse ? »
Il y a une possibilité : la supernova a projeté de la masse dans l’espace, mais le reste a formé un trou noir. Mais si le trou noir ne peut pas être confirmé, la supernova elle-même peut l’être.
« Une chose est sûre, dit Gal-Yam, il ne s’agit pas de l’effondrement ‘silencieux’ auquel on faisait souvent référence dans le passé. Il convient de mentionner que depuis que cette découverte a été faite pour la première fois, une autre explosion similaire d’une étoile Wolf-Rayet a été observée, ce qui implique que ce phénomène n’est en effet pas un événement unique. Il est possible que plus nos instruments de détection et de mesure s’améliorent, plus ce type d’explosion – aujourd’hui considéré comme rare et exotique – deviendra un spectacle courant.
Cette découverte, cependant, n’est pas la seule observation majeure récente d’une supernova. Une nouvelle observation par des scientifiques utilisant le télescope Pan-STARRS à Hawaï a récemment réussi à observer une étoile supergéante rouge connue sous le nom de SN 2020tlf devenir une supernova, témoin du processus avant, pendant et après l’explosion massive.
Ces résultats ont plus d’implications qu’il n’y paraît au premier abord. Les supernovae ne sont pas de simples explosions ; ce sont des fonctions vitales dans l’univers qui jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement du cosmos.
La propagation de matériaux par les supernovae sont essentiellement les éléments constitutifs de la naissance de nouvelles étoiles et planètes. C’est ce qui a conduit à la création de notre système solaire et, en fait, de notre planète même et de toutes les formes de vie qui y vivent.
« Nous étudions les origines de toute matière, y compris celle trouvée sur Terre, et cherchons des explications à de nombreux phénomènes physiques que nous avons tendance à tenir pour acquis », conclut Gal-Yam. « C’est ce qui m’intéresse personnellement – d’où vient tout cela ? – et je veux pouvoir répondre à cette question le mieux et le plus précisément possible.
source en anglais – jpost.com
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