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L'explosive SN 2006gy : une nouvelle race de supernova ou une collision d'étoiles ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , Supernova , la supernova la plus brillante

En septembre 2006, une supernova a explosé dans une galaxie distante de 240 millions d'années-lumière. Baptisée SN 2006gy, cette supernova inhabituelle battait tous les records de luminosité. Aujourd'hui, deux groupes de chercheurs  proposent des explications détaillées.

Dans l'étoile massive chaude, des paires de particules de matière se serait créées, provoquant une brusque diminution de la pression interne de l'étoile Crédit : Nasa

On commence sans doute à mieux comprendre l'extraordinaire luminosité de la supernova SN 2006gy observée en 2006. Les causes de cette explosion hors normes pourrait avoir deux origines, toutes deux liées aux propriétés, particulières et encore hypothétiques, des étoiles très massives : une série de carambolages avec d'autres étoiles et des réactions nucléaires particulières.

Lorsque une étoile possède un cœur au moins deux fois plus massif que le Soleil, les astrophysiciens pensent qu'une étoile ne peut faire autrement que finir sa vie sous forme d'une supernova. Ce qui reste alors de son explosion peut être une étoile à neutrons ou un trou noir.

Toutefois, lorsque la masse de ce cœur dépasse les 40 masses solaires, l'évolution de l'étoile est particulièrement mal comprise. Lorsque la supernova SN 2006gy s'est produite, sa luminosité a été cent fois plus forte qu'une supernova de type SN II, ce qui semblait indiquer que son étoile progénitrice était au moins 90 fois plus massive que notre Soleil. On est donc précisément dans le régime des étoiles très massives si mal compris et dont on pense qu'elles constituaient les premières étoiles de l'Univers.

Récemment, des études basées sur des simulations numériques ont fourni une image un peu plus précise de ce qui a pu se passer dans le cas de SN 2006gy.

 

La supernova SN 2006gy a été observée dans la galaxie NGC 1620 à différentes longueurs d'onde. Cliquez pour agrandir. Crédit : Illustration: Nasa/CXC/M.Weiss; X-ray: Nasa/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.; IR: Lick/UC Berkeley/J.Bloom & C.Hansen

Une série de collisions d'étoiles dans un amas stellaire

Pour Simon Portegies Zwart et Edward van den Heuvel de l'University of Amsterdam en Hollande, si ces populations d'étoiles, dites de type III, étaient majoritaires au début de l'Univers en raison des conditions particulières de l'époque, il semble improbable qu'il puisse s'en former encore aujourd'hui. D'autant plus que les observations ont montré que l'étoile ayant produit SN 2006gy était anormalement riche en hydrogène. Une étoile aussi massive aurait dû convertir une bonne part de sa masse en éléments plus lourds que l'hydrogène à la suite d'une activité nucléosynthétique très importante.

Les deux chercheurs proposent donc que  la formation de l'étoile progénitrice résulte de la collision à répétition d'une étoile massive avec d'autres qui le sont moins et qui ont ainsi constitué un apport frais en hydrogène. Une telle chose est possible dans un amas d'étoiles denses et jeunes d'après leurs simulations numériques. En quelques millions d'années, une étoile aussi massive que 100 fois la masse du Soleil et relativement riche en hydrogène peut se former et donner la supernova observée.


Courbe de variation de luminosité de SN 2006gy. Clairement, cette supernova surclassait toutes les autres pour sa luminosité. Crédit : Nasa

Une double explosion amorcée par la création de paires de particule-antiparticule

Reste à comprendre le mécanisme de l'explosion. Depuis quelques années, les chercheurs pensent que le nouveau type de supernova qui en résulterait ferait intervenir la création de paires de positron-électron. De plus, Il ne se serait pas produit une mais deux explosions.

Stan Woosley et ses collègues de l'University of California à Santa Cruz ont eux aussi construit une simulation numérique capable de reproduire la luminosité de SN 2006gy.

En raison de sa masse importante, des réactions nucléaires très énergétiques ont produit des photons gamma capables de se transformer en paires de positron-électron à partir d'un certain seuil. Il en a résulté une brusque diminution de la pression du cœur qui s'est contracté en produisant une première explosion éjectant une coquille de matière constituée de plusieurs masses solaires.

Quelque temps plus tard, environ 5,4 ans, une seconde explosion se produisait avec une autre éjection de matière et la production d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. Plus tard encore, 15 ans après la première explosion, les deux coquilles de matière éjectée sont entrées violement en collision. Si ce choc avait eu lieu près de l'étoile, 99 % de l'énergie cinétique aurait servi aux éjectas à se libérer de l'attraction gravitationnelle. Mais la collision s'est produite à grande distance de l'étoile et une bien plus grande quantité d'énergie a été convertie en lumière, expliquant la luminosité record de SN 2006gy.

Si Simon Portegies Zwart et Edward van den Heuvel ont raison, il devrait être possible d'observer un amas stellaire dense constitué d'étoiles massives d'ici quelques années à l'emplacement de SN 2006gy.

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