Illustration de la supernova SN1993J qui a explosé dans la galaxie M81. © Nasa, ESA, G. Bacon (STScI)

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SN 2014C, la supernova caméléon qui étonne les astronomes

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Une supernova observée sur Terre en 2014 bouleverse la théorie de l'évolution stellaire conduisant à ces explosions. SN 2014C s'est en effet manifestée d'abord comme une supernova de type SN Ia pour finalement apparaître sous l'aspect d'une SN II.

La nature des supernovae a commencé à être comprise au cours des années 1930. Les théories à leur sujet ont bénéficié du développement rapide de l'astrophysique nucléaire après la seconde guerre mondiale. Les observations à leur sujet sont devenues de plus en plus précises et avec l'avènement de l'astrophysique des rayons X et gamma dans l'espace, nous pourrions croire que nous avons maintenant atteint le stade où nous ne faisons plus que raffiner les modèles de ces explosions d'étoiles temporairement aussi lumineuses que des galaxies entières comme la Voie lactée.

Visiblement, ce serait une erreur si l'on en croit un groupe d'astrophysiciens qui a déposé il y a quelque temps un article sur arXiv, aujourd'hui publié, concernant l'étude d'une étrange supernova : SN 2014C. Alors que les observations des courbes de lumière et des spectres des supernovae avaient conduit à distinguer deux grandes classes rigidement séparées, les SN I et les SN II, les mesures concernant SN 2014C indiquent qu'elle s'est métamorphosée au cours du temps, changeant d'aspect tel un caméléon. Alors qu'elle s'est d'abord manifestée comme une SN I, les jours passant, elle a pris les caractéristiques d'une SN II.

Cette photo prise dans le domaine visible dans le cadre du Sloan Digital Sky Survey montre la galaxie spirale NGC 7331 où on a observé la supernova inhabituelle SN 2014C. En bas à droite, la supernova observée dans le domaine des rayons X. © Nasa

Rappelons que les SN I, ou plus exactement les SN Ia, sont des explosions ou des collisions de naines blanches riches en carbone et oxygène. Les raies spectrales caractéristiques d'une SN II, à savoir celles de l'hydrogène, y sont presque absentes. Le mécanisme de l'explosion est aussi différent, engendré par l'effondrement gravitationnel d'une étoile au moins huit fois plus massive que le Soleil. Enfin, alors qu'une SN Ia ne laisse aucun cadavre stellaire,  dans le cas d'une SN II, il reste une étoile à neutrons, voire un trou noir si l'étoile génitrice est assez massive.

Des réactions thermonucléaires exotiques ?

Comme son nom l'indique, SN 2014C a été découverte en 2014. Elle s'est produite dans une galaxie spirale dont la distance a été évaluée à entre 36 et 46 millions d'années-lumière. En 2015, les télescopes au sol qui surveillaient dans le visible l'évolution de sa courbe de lumière et qui mesuraient les caractéristiques de SN 2014C ont montré que des raies spectrales de l'hydrogène se manifestaient avec intensité. Il fallait en conclure que l'onde de choc de l'explosion avait rejoint une enveloppe d'hydrogène éjectée par l'étoile génitrice de la supernova avant sa mort. Les astrophysiciens ont donc décidé d'étudier le phénomène de plus près en changeant de bande spectrale. En l'occurrence, ils ont eu recours au nouveau télescope spatial à rayons X de la NasaNuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) mais aussi à ses aînés, Chandra et Swift.

Observations et calculs ont alors montré qu'il devait exister environ une masse solaire dans la coquille d'hydrogène. Les mesures indiquent aussi qu'en raison de la vitesse de propagation de l'onde de choc et donc de la distance parcourue, la coquille d'hydrogène avait elle-même été éjectée il y a quelques décennies, voire quelques siècles. Tout ceci est incompréhensible dans le cadre des modèles standards d'explosions de supernovae SN I.

Dans quelles directions pouvons-nous les amender ? Difficile à dire... Peut-être faut-il modifier certaines des réactions nucléaires qui font évoluer les étoiles, à moins qu'il ne s'agisse du résultat de l'influence gravitationnelle d'une étoile compagne sur l'étoile génitrice d'un SN Ia. Les chercheurs ont en effet de bonnes raisons de penser qu'une telle supernova peut se produire lorsqu'une naine blanche dépasse la fameuse limite de Chandrasekhar, en accrétant de la matière arrachée à une autre étoile avec laquelle elle constituait un système binaire.

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