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La supernova la plus brillante jamais observée

Les astrophysiciens sont perplexes en ce qui concerne un évènement survenu sur la voûte céleste en juin 2015. Appelé ASAS-SN-15lh, il semble correspondre à un type exotique de supernova lié aux magnétars, des étoiles à neutrons fortement magnétisées. Dans le cadre des supernovae superlumineuses, il bat toutefois un record car, à son maximum, la luminosité a dépassé 50 fois celle de la Voie lactée.

Image d’artiste d’une supernova. Si ASAS-SN-15lh en était une, elle a été bien plus lumineuse que la Voie lactée qui contient pourtant plus de 200 milliards d’étoiles. © Eso Image d’artiste d’une supernova. Si ASAS-SN-15lh en était une, elle a été bien plus lumineuse que la Voie lactée qui contient pourtant plus de 200 milliards d’étoiles. © Eso

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Les supernovae sont rares dans une galaxie à l’échelle de temps humaine. Mais il suffit de surveiller un grand nombre d’univers-îles, comme les appelait il y a plus de deux siècles le philosophe Emmanuel Kant, pour découvrir chaque année ces explosions d’étoiles dont la luminosité peut égaler celle de la Voie lactée tout entière pendant une courte période de temps.

Comme c'est le cas pour les objets spécifiques à toute science, les astrophysiciens ont classifié ces supernovae. Il en existe, en somme, deux types : SN I et SN II. Mais des subdivisions basées sur leur courbe de luminosité et leur spectre, révélant la présence ou l’absence de certains éléments chimiques, ont été établies. Des types exotiques ont également été découverts ou considérés par les théoriciens. On peut citer le cas des supernovae associées aux magnétars, des étoiles à neutrons possédant un champ magnétique particulièrement fort, ou encore les Pair Instability Supernovae (PISNe) qui créent de l’antimatière.


Extrait du documentaire Du Big Bang au vivant, associé au site du même nom, un projet multiplateforme francophone sur la cosmologie contemporaine. Jean-Pierre Luminet parle de la mort des étoiles massives, leur explosion en supernova et la formation de pulsars. © ECP Productions, YouTube

Quand ils ont découvert le 14 juin 2015, et ensuite étudié au moyen de plusieurs télescopes comme ceux du All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASAS-SN), la supernova baptisée ASAS-SN-15lh, les astronomes ont vu leur perplexité et leur excitation augmenter. Et il y avait de quoi, car l’événement qui s’est produit dans une galaxie éloignée de 3,8 milliards d’années-lumière nous est apparu à ce moment-là comme 200 fois plus brillant qu’une supernova classique soit 570 milliards de fois plus lumineuse que le Soleil. Il s’agissait même d’un record pour tous les types de supernovae connues, notamment dans le cadre des supernovae dites superlumineuses (SLSN).

Les courbes de lumière de ASASSN-15lh et d'autres supernovae plus classiques sont représentées sur ce schéma. À son maximum, ASASSN-15lh était environ 200 fois lumineuse qu'une supernova de type I, et plus de deux fois plus brillante que la détentrice du record précédent, celui d'une supernova nommée iPTF13ajg.
Les courbes de lumière de ASASSN-15lh et d’autres supernovae plus classiques sont représentées sur ce schéma. À son maximum, ASASSN-15lh était environ 200 fois plus lumineuse qu’une supernova de type I, et plus de deux fois plus brillante que la détentrice du record précédent, iPTF13ajg. © ASAS-SN team

Un magnétar milliseconde ou un trou noir supermassif ?

Son spectre pauvre en hydrogène a intrigué les chercheurs et au fond, quand ils considèrent toutes les mesures dont ils disposent, ils ne sont pas certains d’être vraiment en présence d’une supernova, même exotique, tant le cas est atypique. L’hypothèse la plus probable, mais ce n’est pas sans poser des problèmes, est qu’il s’agissait de la formation d’un magnétar, une étoile à neutrons possédant un champ magnétique extrême comme l’expliquent les astrophysiciens dans un article accessible sur arXiv. Mais dans le cas présent, on serait à la limite de ce qui est théoriquement possible, c’est-à-dire un magnétar milliseconde qui, comme son nom l’indique, tourne sur lui-même mille fois par seconde. Toute son énergie de rotation aurait été convertie en rayonnement.

Les chercheurs ont quelques doutes à ce sujet, car les supernovae superlumineuses connues ont jusqu’à présent été observées dans des galaxies nettement moins lumineuses que la Voie lactée, contrairement au cas de ASAS-SN-15lh. Pour en avoir le cœur net, il est prévu cette année de faire intervenir le télescope spatial Hubble afin d'étudier de plus près la galaxie où s’est produit l’événement. S’il apparaît situé au cœur d’une grande galaxie, on pourra envisager que l’on ait en réalité observé un soubresaut de l’activité d’un trou noir supermassif.


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