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En vidéo : la supernova qui a explosé deux fois !

ActualitéClassé sous :Astronomie , Supernova , explosion

Peut-on prédire à quel moment une étoile va exploser en supernova ? Jusqu'à présent aucun signe avant coureur n'était à la disposition des astrophysiciens. Or, une supernova observée en 2006 dans la galaxie UGC4904 à 78 millions d'années-lumière dans la constellation du Lynx, pourrait bien avoir fourni un des premiers indices permettant de déterminer quelles sont les étoiles sur le point de le faire.

De haut en bas trois photos montrant les observations de la galaxie UGC4904 avec le flash de 2004 et enfin la supernova de 2006. Crédits : CEA (Dapnia/Service d'Astrophysique)

Le 14 octobre 2004, l'astronome amateur japonais Koichi Itagaki avait déjà observé un flash de lumière intense dans cette galaxie et il avait d'abord pensé avoir découvert une supernova. Malheureusement, l'intensité lumineuse de ce flash a baissé trop vite pour que celui-ci ait été produit par ce genre de phénomène astrophysique. Il s'agissait donc plus probablement d'une manifestation particulièrement violente d'une étoile variable massive parmi celles baptisées Luminous Blue Variables. Toutefois, Itagaki avait fait un compte-rendu de ses observations avec bien sûr la localisation précise de l'étoile observée. Celui-ci avait été archivé sans que la communauté scientifique n'y prête beaucoup d'attention.

Le 9 octobre 2006, c'est pourtant une véritable supernova qui a été observée dans cette galaxie et toujours par Koichi Itagaki, lequel prévient aussitôt les astronomes. Ceux-ci mobilisent plusieurs instruments et confirment bien qu'il s'agissait de la même étoile.

Le flash observé en 2004 pouvait-il être l'indicateur tant recherché de l'imminence de l'explosion d'une étoile ?

Pour le savoir plusieurs  astronomes et astrophysiciens dont Stephen Smartt, Andrea Pastorello de la Queen's University de Belfast et Jean-Marc Bonnet-Bidaud du département d'astrophysique du DAPNIA au CEA ont étudié en détail les images et les spectres de la supernova nommée SN2006jc.

Tout de suite des particularités étranges se sont manifestées. Les spectres contenaient des raies larges caractéristiques d'éléments lourds comme le carbone et l'oxygène, ce qui est normal pour des supernovae de type I, mais aussi des raies étroites d'hydrogène et d'hélium.

Ces derniers éléments sont plutôt caractéristiques des supernovae de type II et l'étroitesse des raies indique plutôt des nuages de matière animés de mouvement assez peu rapides si on les compare aux raies larges produites par un fort effet Doppler et indiquant eux des mouvements rapides.

Le spectre de SN2006jc, notez les raies étroites de l'hélium He mais larges de l'oxygène O (CEA (Dapnia/Service d'Astrophysique)).

L'image la plus probable compatible avec ces données, si l'on passe au second plan celle d'un système binaire pour expliquer les deux signatures spectrales, est celle d'une étoile très massive de 60 à 100 masses solaires venant d'éjecter il y a peu de temps ses couches supérieures pour laisser apparaître son cœur riche en éléments lourds. Le flash observé par Koichi Itagaki était probablement le dernier d'une série, très rapproché dans le temps à l'échelle astronomique, accompagnant des éruptions importantes, soufflant ces couches supérieures riches en hélium et hydrogène et provoquant une perte de masse importante de l'étoile. 

Au final, il ne devait plus rester que ce qui correspond généralement à une étoile de Wolf-Rayet  contenant beaucoup de carbone et d'oxygène et dont la masse est ici estimée à entre 15 et 25 masses solaires environ du fait de l'énergie libérée (A partir de cette masse on pense d'ailleurs que des trous noirs peuvent se former juste après l'explosion). L'étoile Eta-Carinae, dont on a aussi observé en 1843 un brutal accroissement de luminosité, ressemble actuellement très probablement à l'étoile progénitrice de SN2006jc. C'est une étoile instable de Wolf-Rayet et les superbes images de Hubble montrent clairement d'immenses nuages de matières éjectés.

Si l'on détectait ce type de flash lors de surveillances à grand champ, et sur une longue période de temps de la voûte céleste, et que plusieurs étoiles associées à ces flashs devenaient des supernovae dans les quelques années suivantes, ce serait une découverte extraordinaire qui nous aiderait à mieux comprendre le phénomène des supernovae. Malgré de nombreux travaux théoriques, aussi bien analytiques que numériques, on peine toujours à reproduire ces explosions. Observer les propriétés des étoiles progénitrices juste avant le cataclysme ferait probablement faire à la science astrophysique un immense bond en avant.

CEA (Dapnia/Service d'Astrophysique)
CEA (Dapnia/Service d'Astrophysique)
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