Cette photographie aux rayons X de Chandra montre Cassiopée A (Cas A, pour faire court), le plus jeune vestige de supernova de la Voie lactée.
(Image: © NASA / CXC / MIT / UMass Amherst / M.D.Stage et al.)
Une étoile brillamment aveuglante éclate dans un coin du ciel nocturne - elle n'était pas là il y a quelques heures, mais maintenant elle brûle comme une balise.
Cette étoile brillante n'est pas vraiment une étoile, du moins plus. Le point brillant de la lumière est l'explosion d'une étoile qui a atteint la fin de sa vie, autrement connue comme une supernova.
Les supernovae peuvent brièvement éclipser des galaxies entières et rayonner plus d'énergie que notre soleil n'en aura pendant toute sa vie. Ils sont également la principale source d'éléments lourds de l'univers. Selon la NASA, les supernovae sont "la plus grande explosion qui a lieu dans l'espace".
Historique des observations de supernova
Diverses civilisations ont enregistré des supernovae bien avant l'invention du télescope. La plus ancienne supernova enregistrée est RCW 86, que les astronomes chinois ont vue en 185 après JC. Leurs enregistrements montrent que cette "star invitée" est restée dans le ciel pendant huit mois, selon la NASA.
Avant le début du 17e siècle (lorsque les télescopes sont devenus disponibles), il n'y a que sept supernovae enregistrées, selon l'Encyclopedia Britannica.
Ce que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de nébuleuse du crabe est la plus célèbre de ces supernovae. Les astronomes chinois et coréens ont enregistré cette explosion d'étoiles dans leurs archives en 1054, et les Amérindiens du sud-ouest l'ont peut-être également vue (selon des peintures rupestres vues en Arizona et au Nouveau-Mexique). La supernova qui formait la nébuleuse du crabe était si brillante que les astronomes pouvaient la voir pendant la journée.
D'autres supernovae qui ont été observées avant l'invention du télescope se sont produites en 393, 1006, 1181, 1572 (étudiées par le célèbre astronome Tycho Brahe) et 1604. Brahe a écrit sur ses observations de la "nouvelle étoile" dans son livre, "De nova stella, "qui a donné naissance au nom" nova ". Une nova diffère cependant d'une supernova. Les deux sont des explosions soudaines de luminosité lorsque des gaz chauds sont soufflés vers l'extérieur, mais pour une supernova, l'explosion est cataclysmique et signifie la fin de la vie de l'étoile, selon l'Encyclopedia Britannica.
Le terme "supernova" n'a pas été utilisé avant les années 1930. Sa première utilisation a été par Walter Baade et Fritz Zwicky au Mount Wilson Observatory, qui l'ont utilisé en relation avec un événement explosif qu'ils ont observé, appelé S Andromedae (également connu sous le nom de SN 1885A). Il était situé dans la galaxie d'Andromède. Ils ont également suggéré que les supernovas se produisent lorsque les étoiles ordinaires s'effondrent en étoiles à neutrons.
Dans l'ère moderne, l'une des supernovas les plus célèbres était SN 1987A de 1987, qui est toujours à l'étude par les astronomes car ils peuvent voir comment une supernova évolue dans les premières décennies après l'explosion.
La mort des étoiles
En moyenne, une supernova se produira environ une fois tous les 50 ans dans une galaxie de la taille de la Voie lactée. Autrement dit, une étoile explose toutes les secondes environ quelque part dans l'univers, et certaines d'entre elles ne sont pas trop loin de la Terre. Il y a environ 10 millions d'années, un groupe de supernovae a créé la «bulle locale», une bulle de gaz en forme d'arachide de 300 années-lumière dans le milieu interstellaire qui entoure le système solaire.
La mort exacte d'une étoile dépend en partie de sa masse. Notre soleil, par exemple, n'a pas assez de masse pour exploser en supernova (bien que les nouvelles pour la Terre ne soient toujours pas bonnes, car une fois que le soleil sera à court de son combustible nucléaire, peut-être dans quelques milliards d'années, il gonflera en une géante rouge qui va probablement vaporiser notre monde, avant de se refroidir progressivement en une naine blanche). Mais avec la bonne quantité de masse, une étoile peut brûler dans une explosion de feu.
Une étoile peut devenir supernova de deux manières:
- Supernova de type I: l'étoile accumule la matière d'un voisin voisin jusqu'à ce qu'une réaction nucléaire incontrôlable s'enflamme.
- Supernova de type II: l'étoile manque de combustible nucléaire et s'effondre sous sa propre gravité.
Supernovae de type II
Examinons d'abord le Type II le plus excitant. Pour qu'une étoile explose en tant que supernova de type II, elle doit être plusieurs fois plus massive que le soleil (les estimations vont de huit à 15 masses solaires). Comme le soleil, il finira par manquer d'hydrogène puis d'hélium combustible en son cœur. Cependant, il aura suffisamment de masse et de pression pour fusionner le carbone. Voici ce qui se passe ensuite:
- Des éléments progressivement plus lourds s'accumulent au centre et se superposent comme un oignon, les éléments devenant plus légers vers l'extérieur de l'étoile.
- Une fois que le noyau de l'étoile dépasse une certaine masse (la limite de Chandrasekhar), l'étoile commence à imploser (pour cette raison, ces supernovae sont également connues sous le nom de supernovas d'effondrement du noyau).
- Le noyau se réchauffe et devient plus dense.
- Finalement, l'implosion rebondit sur le noyau, expulsant le matériau stellaire dans l'espace, formant la supernova.
Ce qui reste est un objet ultra-dense appelé étoile à neutrons, un objet de la taille d'une ville qui peut emballer la masse du soleil dans un petit espace.
Il existe des sous-catégories de supernovas de type II, classées en fonction de leurs courbes de lumière. La lumière des supernovas de type II-L diminue régulièrement après l'explosion, tandis que la lumière de type II-P reste stable pendant un certain temps avant de diminuer. Les deux types ont la signature de l'hydrogène dans leurs spectres.
Les astronomes pensent que les étoiles beaucoup plus massives que le soleil (environ 20 à 30 masses solaires) pourraient ne pas exploser en supernova. Au lieu de cela, ils s'effondrent pour former des trous noirs.
Supernovae de type I
Les supernovae de type I n'ont pas de signature hydrogène dans leur spectre lumineux.
On pense généralement que les supernovae de type Ia proviennent d'étoiles naines blanches dans un système binaire proche. Au fur et à mesure que le gaz de l'étoile compagnon s'accumule sur la naine blanche, la naine blanche est progressivement compressée et déclenche finalement une réaction nucléaire incontrôlée à l'intérieur qui conduit finalement à une explosion de supernova cataclysmique.
Les astronomes utilisent les supernovas de type Ia comme «bougies standard» pour mesurer les distances cosmiques, car tous sont censés flamboyer avec une luminosité égale à leurs sommets.
Les supernovas de type Ib et Ic subissent également un effondrement du cœur, tout comme les supernovas de type II, mais ils ont perdu la plupart de leurs enveloppes externes d'hydrogène. En 2014, les scientifiques ont détecté l'étoile compagnon, difficile à localiser, d'une supernova de type Ib. La recherche a pris deux décennies, car l'étoile compagnon brillait beaucoup plus faiblement que la supernova brillante.
Pris en flagrant délit
Des études récentes ont montré que les supernovas vibrent comme des haut-parleurs géants et émettent un bourdonnement audible avant d'exploser.
En 2008, des scientifiques ont surpris une supernova en train d'exploser pour la première fois. En regardant son écran d'ordinateur, l'astronome Alicia Soderberg s'attendait à voir la petite tache rougeoyante d'une supernova vieille d'un mois. Mais ce qu'elle et son collègue ont vu à la place, c'était une étrange rafale de rayons X de cinq minutes.
Avec cette observation, ils sont devenus les premiers astronomes à attraper une étoile en train d'exploser. La nouvelle supernova a été baptisée SN 2008D. Une étude plus approfondie a montré que la supernova avait des propriétés inhabituelles.
«Nos observations et notre modélisation montrent qu'il s'agit d'un événement plutôt inhabituel, à mieux comprendre en termes d'objet situé à la frontière entre les supernovae normales et les sursauts gamma», Paolo Mazzali, astrophysicien italien à l'Observatoire de Padova et Max- L'Institut Planck d'astrophysique a déclaré à Space.com dans une interview de 2008.
Rapports supplémentaires par Elizabeth Howell et Nola Taylor Redd, contributeurs de Space.com
Ressources additionnelles
- Dans la revue Science, les astronomes discutent de "La métamorphose de Supernova SN 2008D".
- Dans Astronomy & Astrophysics, les astronomes ont collaboré à un article, "Contraintes sur les émissions de neutrinos à haute énergie de SN 2008D."
- Un communiqué de presse de la NASA de 2008 annonce l'observation d'une explosion de supernova.
