Cienciaes.com : La supernova et son compagnon caché. Nous avons parlé avec Javier Moldón.

Javier Moldón, radioastronome à l’Instituto de Astrofísica de Andalucía, nous invite aujourd’hui à voyager à plus de 400 millions d’années-lumière vers une petite galaxie qui, jusqu’au 7 mars 2020, ne présentait aucune caractéristique particulière. Les astronomes l’identifient comme SDSS J111147.15 + 292305.9, un méli-mélo de chiffres et de lettres qui disent à quel point c’était inintéressant avant le jour mentionné. Mais le 27 mars, tout a changé, un énorme flash de rayonnement de la galaxie a suscité un intérêt soudain pour elle. Rapidement, suite à un protocole établi pour ces événements, un nom lui a été attribué (SN 2020eyj ), et toute la communauté scientifique a été alertée. En quelques heures, une multitude de télescopes disséminés sur toute la Terre ont commencé à observer le phénomène.

On a vite conclu que l’origine du flash d’énergie était due à l’explosion d’une supernova, un phénomène catastrophique qui a libéré en quelques instants autant d’énergie que la galaxie entière.

Javier Moldón raconte au cours de l’interview qu’il existe différents types de supernovae et que celle détectée a des caractéristiques très particulières. Au lieu de provenir du râle d’une étoile très massive qui, à la fin de sa vie, se contracte et éclate de manière catastrophique, dans ce cas l’étoile mère était beaucoup plus petite, une naine blanche.

Les naines blanches sont les cadavres stellaires qui se produisent à la fin de la vie des étoiles comme le Soleil. Elles ne subissent généralement pas de catastrophes majeures, en effet, elles sont généralement très stables. Javier explique que ces étoiles passent la majeure partie de leur vie à brûler de l’hydrogène dans le four à fusion nucléaire à l’intérieur d’elles. Les noyaux d’hydrogène fusionnent pour créer de l’hélium, et quand l’hydrogène s’épuise, c’est l’hélium qui fusionne pour produire du carbone, mais ils ne peuvent pas aller plus loin que la fusion du carbone, car leur masse est trop petite pour produire à l’intérieur les conditions de pression et de température requises pour continuer ce processus. Tant qu’il y a du combustible, le four nucléaire libère de l’énergie qui tente de dilater l’étoile, dilatation qui est réprimée par la force de gravité agissant en sens inverse. Cet équilibre est ce qui maintient actuellement la stabilité du Soleil, une stabilité qui se brisera lorsque le combustible nucléaire à l’intérieur s’épuisera. Détendez-vous, ce sera dans environ 5 000 millions d’années. Ce sera alors lorsque l’étoile se contractera jusqu’à un point où la répulsion des particules chargées à l’intérieur équilibre à nouveau l’attraction gravitationnelle. Ce sera la fin de l’étoile, une fin tranquille qui l’éteindra progressivement, même si l’énergie résiduelle devenue naine blanche continuera longtemps à rayonner.

Si la vie des étoiles comme le Soleil est telle que nous l’avons racontée, qu’est-ce qui a provoqué l’explosion de l’étoile observée le 27 mars 2020 ? Javier Moldón explique que la raison d’une fin aussi apocalyptique est que la naine blanche n’était pas seule, elle avait une autre étoile compagne à laquelle elle a volé de la matière et c’est cette augmentation de masse qui a provoqué la catastrophe.

C’est ainsi que se produisent les supernovae que les astronomes appellent « Ia ». Ces supernovae éclatent lorsque la naine blanche absorbe la matière d’une étoile compagne et dépasse une masse critique, équivalente à 1,4 masse solaire. Dans ces conditions, la fournaise nucléaire s’enflamme brusquement et avec une telle violence qu’elle déclenche une explosion colossale qui désintègre pratiquement l’étoile.

Cependant, comme il s’agit d’un système double, les caractéristiques de l’explosion de la supernova dépendent beaucoup de la nature de l’étoile compagne. Ce n’est pas la même chose qu’une autre étoile de type solaire au milieu de sa vie, comme le Soleil, ou une autre naine blanche. Maintenant, grâce à l’observation de la supernova SN 2020eyj dans les ondes radio, il a été possible de confirmer que la matière éjectée lors de l’explosion de la supernova est entrée en collision, après avoir parcouru soixante jours, avec la matière qui entourait le système. Cette matière était composée principalement d’hélium éjecté par son étoile compagne, indiquant qu’il ne s’agissait pas d’une naine blanche, mais d’une étoile dans sa plénitude, comme le Soleil.

Il s’agit de la première détection radio d’une supernova de type Ia, ce qui éclaire, après des décennies de débats, sur l’origine de ces explosions. Les travaux ont été publiés dans la revue Nature

Je vous invite à écouter Javier Moldón, radioastronome, chercheur à l’Institut d’Astrophysique d’Andalousie (IAA–SCCI) et chef des opérations scientifiques du Centre Régional SERA.

Les références:

Kool, EC, Johansson, J., Sollerman, J. et al. Une supernova de type Ia détectée par radio avec du matériel circumstellaire riche en hélium. Nature 617, 477–482 (2023).