Vendredi dernier, un astronome amateur a découvert une supernova dans une galaxie à ~20 millions d'années-lumière. C'est la plus proche observée depuis 10 ans, pourquoi c'est génial, et qu'est ce qu'on apprend?
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©E. Herman
Tout d'abord, présentons la galaxie ou a été observée la supernova. M101, la galaxie du Moulinet, est une galaxie relativement proche, à environ 20 millions d'années-lumière. Des étoiles se forment dans ses magnifiques bras spiraux.
© Hubble
Sous l'effet de la gravitation, un nuage de gaz peut s'effondrer. Au centre, la matière se rapproche: les atomes fusionnent. Les petits atomes d'hydrogène du nuage sont transformés en plus gros atomes d'hélium. Ce sont des réactions nucléaires de fusion.
Dans le cœur on a donc de plus en plus d'hélium, avec de l’hydrogène autour. Quand il n'y aura plus que de l'hélium dans le cœur, les réactions nucléaires vont s'arrêter. La gravitation va faire que l'étoile va se contracter... et se réchauffer! Et alors?
Et bien on aura alors assez d'énergie pour fusionner les atomes d'hélium. Ça va donner du carbone et de l'oxygène!
Les étoiles comme le soleil vont s'arrêter là, leur masse n'est pas assez grande pour fusionner le carbone. Ça va donner une naine blanche: la masse du Soleil (330 00 fois celui de la Terre) concentrée dans un volume comparable à celui de la Terre. C'est dense... mais stable!
Les étoiles massives ont plus de force. Elles vont ainsi créer des atomes de plus en plus lourds dans leur cœur, créant une étoile en structure d'oignons, avec des atomes massifs au centre et de l'hydrogène en périphérie.
Ces réactions sont de plus en plus rapide, il fait de plus en plus chaud dans le cœur de l'étoile! Pour vous donner une idée, voici la durée de chaque phase de fusion nucléaire pour une étoile d'environ 10 fois la masse du soleil. Tout va de plus en plus vite!!
Puis on tombe sur un os: la fusion du Fer nécessite plus d'énergie qu'elle en produit, c'est la fin. La gravité l'emporte. L'étoile s'effondre, en moins de 1s, tout se retrouve au centre de l'étoile et rebondit: c'est une supernova à effondrement de cœur.
Mais il existe un autre type de supernovæ. Si une étoile proche d'une naine blanche commence à éjecter du gaz, la naine blanche va alors récupérer du gaz, et, si elle dépasse une certaine masse (1,4 fois la masse du soleil), le tout va exploser ! © NASA/JPL
Il y a donc deux types de supernovæ, quand on en observe une, comme ici, dans M101, comment savoir quel type d'étoile vient de mourir?
Et bien les étoiles qui s'effondrent sont entourées d'hydrogène (vous vous rappelez la structure en couche d'oignons?), les naines blanches qui explosent non.
Et bien, si on décompose la lumière de la supernova observée vendredi, on voit plein d'hydrogène (les grands traits verticaux bleus). Cela semble indiquer que l'étoile qui a créé la supernova était une étoile massive qui s'est effondrée
Mais pour confirmer, on va chercher d'autres indices
Les étoiles se forment dans les bras spiraux des galaxies, là où il y a beaucoup de gaz. Les étoiles massives meurent vite. Elles doivent donc être proches des bras spiraux!
Bingo, cette supernova est proche d'une zone de formation d'étoiles!
C'est vraiment génial d'avoir une supernova proche, on peut aussi voir si on a observé l'étoile avant qu'elle ne meure. Et bien des astronomes ont cherché dans des observations faites par le télescope infrarouge Spitzer! On voit un excès infrarouge. Ça veut dire quoi?
Cela veut dire qu'il y avait sans doute une enveloppe de gaz et de poussière autour de l'étoile avant qu'elle n'explose. Comme Bételgeuse, dont je parle ici:
On apprend pas mal de chose sur la mort des étoiles grâce à cette supernova, mais vivement la prochaine. On n'a pas vu de supernova à l’œil nu dans notre galaxie depuis 1604. Si cela arrive, par exemple pour Bételgeuse, on la verrait à l’œil nu... en plein jour! Cool, non?
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