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Une supernova se dévoile dans un flash UV

ActualitéClassé sous :Astronomie , Supernova , onde de choc

La véritable nature des supernovae n'a été comprise que dans les années 1930 avec les travaux de Zwicky et Baade. Aujourd'hui encore, ces explosions d'étoiles fascinent les astrophysiciens pour différentes raisons. Ils viennent d'observer un flash en ultraviolet produit par une géante rouge juste avant qu'elle n'explose.

En bleu, le flash ultraviolet enregistré par Galex.En rouge les images prises par Hubble de la galaxie hôte de SNLS-04D2dc. Crédit : Nasa/HST/Cosmos/Galex

Il y a deux grandes classes de supernovae. Les SN I résultent de l'explosion d'une naine blanche dans un système binaire accrétant de la matière que ses forces de marée arrachent à son étoile compagne. Les SN II, elles, sont des grosses étoile, dépassant la dizaine de masses solaires et pouvant même atteindre la centaine, qui s'effondrent brutalement sur elles-mêmes pour former des étoiles à neutrons et, pour les plus massives, des trous noirs.

Le processus est horriblement compliqué et fait intervenir toutes les subtilités de l'hydrodynamique non linéaire, de la physique nucléaire et même de la théorie quantique des champs avec l'interaction électrofaible. L'énergie gravitationnelle libérée par l'effondrement de l'étoile est convertie à presque 99 % en flux de neutrinos. Sur le 1% restant, l'essentiel est converti en énergie cinétique dans l'expansion d'une enveloppe de gaz chauds. Paradoxalement, alors que ces astres sont détectés dans le visible, c'est seulement environ 0,1% de l'énergie libérée qui se retrouve dans cette bande. En un mois, une supernova rayonne alors quasiment autant qu'une galaxie entière.

Un mécanisme encore mal compris

L'un des mécanismes intervenant dans l'explosion est l'apparition d'une onde de choc lorsque les couches supérieures de l'étoile rencontrent dans leur chute le tout nouveau cœur de l'étoile devenu, par sa neutronisation, le résidu hyperdense et dur que l'on appelle justement une étoile à neutrons. En effet, la pression gravitationnelle force les protons des noyaux à absorber les électrons des atomes et le résidu stellaire devient une sorte de noyau d'atome géant dont 1 cm3 pèse parfois de nombreux millions de tonnes.

C'est la propagation de l'onde de choc vers l'extérieur du cœur nouvellement formé qui contribue à souffler l'étoile initiale mais l'on sait aussi que le flux de neutrinos doit intervenir de façon très importante. Malgré de nombreux travaux, aussi bien analytiques que numériques, les choses ne sont pas encore claires et on ne sait pas vraiment ce qui déclenche l'explosion ni comment elle se déroule. La découverte que vient de faire une équipe internationale d'astronomes est donc très intéressante.

Un flash précurseur

Il y a quelques mois, le télescope spatial Swift avait pu observer le tout début de l'explosion de la supernova SN 2008D en détectant sa brusque émission en rayons X. Récemment, c'est en recherchant dans les archives du Galaxy Evolution Explorer (Galex), un autre télescope en orbite mais sensible aux ultraviolets, que les chercheurs se sont rendu compte qu'un flash UV avait précédé de quelque semaines l'observation de la supernova SNLS-04D2dc en 2004 dans une galaxie lointaine. Cette dernière avait été détectée depuis le sol dans le domaine visible grâce au Supernova Legacy Survey à Hawaï.

D'après les chercheurs, le flash en ultraviolet provenait de la compression du gaz à l'intérieur d'une supergéante rouge dont le cœur venait de s'effondrer. Il s'est produit près de 4 heures avant que l'onde de choc ne rejoigne la surface de l'étoile et ne se manifeste par l'explosion de l'étoile sous forme d'une supernova. C'est une chance merveilleuse d'observer un tel phénomène et l'analyse des données collectées devrait nous permettre de plonger le regard à l'intérieur de l'étoile juste avant son explosion. Des informations sur sa structure interne sont déjà disponibles.

Toutefois, il faut être prudent. Nous ne disposons pour le moment que d'un seul exemple de ce phénomène, ce qui est insuffisant pour tirer des conclusions fiables. Il faudrait disposer de plusieurs observations de ce genre pour commencer à faire des statistiques...

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