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On a détecté les plus vieilles supernovae connues de l'Univers

ActualitéClassé sous :Astronomie , supernovae , supernova IIn

Les supernovae sont des superstars du bestiaire céleste. Aussi lumineuses que cent milliards d'étoiles, ces explosions d'étoiles spectaculaires nous sont utiles pour sonder les mystères de l'énergie noire. Un groupe international d'astronomes vient d'en découvrir une ayant explosé il y a plus de 11 milliards d'années. C'est à ce jour la plus lointaine observée.

La supernova 1987A était une SN II. L'onde de choc de la matière éjectée rejoint une coquille de matière dont elle provoque l'illumination. Crédit : Nasa

Il existe deux types principaux de supernovae au sein desquels on définit des subdivisions. Une supernova de type SN I résulte en général de l'explosion thermonucléaire d'une naine blanche accrétant (agrégeant) de la matière en provenance de son étoile compagne, les deux astres formant un système binaire. La puissance de l'explosion varie en général peu et on ne détecte pas de raies caractéristique de l'hydrogène mais plutôt celles dues à des éléments lourds, comme le carbone et l'oxygène (à noter toutefois que des SN Ia naissent parfois de la collision de naines blanches).

En fait, seules les SN Ia sont le produit de l'explosion de naines blanches, les SN Ib et SN Ic sont des cas particuliers car elles sont des cousines proches des SN II.

Les supernovae SN II sont, à l'origine, des étoiles au moins 8 fois plus massives que le Soleil. Elles brûlent leur carburant nucléaire beaucoup plus vite que le Soleil et c'est dans leur cœur que peuvent être synthétisés des éléments lourds comme le soufre et le fer. Instables, elles finissent leur vie en explosant et en dispersant dans l'espace interstellaire les éléments qu'elles ont fabriqués, lesquels pourront servir à fabriquer des planètes telluriques comme la nôtre ou des molécules organiques complexes. Le spectre de la lumière émise par une SN II montre la présence d'hydrogène et d'hélium mais lorsque les couches supérieures de l'étoiles ont été soufflées avant son explosion, pour une raison ou pour une autre, elle apparaîtra comme une SN Ib ou une SN Ic.

Empiler des photos pour repérer des astres faiblement lumineux

Les supernovae que viennent  de découvrir Jeff Cooke, du centre de cosmologie de l’université Irvine et ses collègues, parmi lesquels se trouvent Mark Sullivan de l'université d'Oxford et Avishay Gal-Yam du Benoziyo Center for Astrophysics en Israel, sont de supernovae de type IIn. Elles sont caractérisées par une luminosité durant plus longtemps et par des raies de l'hydrogène plus étroites. Ce genre de supernovae est très probablement produit lorsqu'une étoile massive explose dans un environnement immédiat riche en gaz et dense. C'est l'impact précoce entre la matière éjectée par l'explosion et ce gaz qui ralentit l'explosion et provoque l'illumination de celui-ci sur le passage de l'onde de choc.

Les supernovae de Cooke ne se distinguent pas seulement par leur nature. Elles sont exceptionnelles par leur distance. L'une s'est produite il y a environ 6 milliards d'années et l'autre il y a 11 milliards d'années. Cela fait d'elles les plus lointaines supernovae connues dans l'Univers observable, âgé de 13,7 milliards d'années.

La découverte n'est pas due au hasard. Les astronomes étaient partis à la chasse aux SN IIn. Leurs puissantes émissions en ultraviolet, leur luminosité plus importante et durant plus longtemps que les SN II habituelles pouvaient leur donner une chance de les observer malgré de grandes distances et l'influence du décalage vers le rouge. On pourra, avec ces supernovae, estimer le taux de formation des étoiles massives lorsque l'Univers était encore jeune.

La technique utilisée a consisté dans un premier temps à empiler des photos de l'Univers lointain prises à différentes périodes. C'est l'équivalent d'une longue pose réalisée avec un appareil photographique pour recueillir le maximum de photons issus d'un objet peu lumineux. Les chercheurs n'ont eu qu'à vérifier ensuite, par une étude spectrale réalisée à l'aide du télescope Canada-France-Hawaï situé sur le Mauna Kea, qu'ils avaient bien repéré des supernovae.

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