Les scientifiques ont observé une supernova d'une puissance jamais observée, et au comportement tout aussi unique. Elle vient confirmer une théorie sur la mort des étoiles les plus massives de l'Univers.

Certains événements cosmiques ont le don pour fasciner. Les supernovas en font partie. Mais l’une d’entre elles en particulier, observée en 2016, est encore plus étonnante que les autres. Il aura fallu trois ans pour véritablement la comprendre. Dans un papier publié le 15 août 2019, les scientifiques en arrivent à la conclusion que celle qui porte le nom de SN2016iet est la supernova la plus puissante, et la plus unique, jamais enregistrée.

Les supernovas surviennent lors de la mort d’une étoile massive. La puissante implosion qui en résulte est si lumineuse qu’elle peut parfois être observée depuis la Terre comme l’apparition d’une nouvelle étoile. Les supernovas classiques aboutissent à une nébuleuse, tandis que les plus massives laissent derrière elles une étoile à neutrons ou un trou noir. Mais SN2016iet ne rentre dans aucun de ces cas.

Vision d’artiste d’une supernova (en l’occurrence basée sur SN 1987A, observée par le télescope ESO). // Source : ESO/L. Calçada

Rien n’est normal avec cette supernova

Cette supernova enregistrée en 2016 était si puissante que Sebastien Gomez, co-auteur de la découverte, a d’abord pensé à un bug dans les instruments de recherche : « Quand nous avons réalisé à quel point SN2016iet était unique, ma réaction fut ‘waoh –  quelque chose s’est-il horriblement mal passé avec nos données ? ».

Finalement, tout allait bien avec les données. La découverte était fondamentale : une supernova aux caractéristiques jamais observées auparavant. Habituellement, la luminosité d’une supernova s’accroît rapidement, avec un pic de brillance suivi d’une retombée. Mais SN2016iet a duré anormalement longtemps et s’est traduite par deux pics de brillance, tous deux d’une même intensité énergétique très forte alors qu’ils étaient espacés de 100 jours.

« Absolument tout au sujet de cette supernova est différent — son changement de luminosité avec le temps, son spectre, la galaxie où elle est localisée et même où elle est localisée dans cette galaxie », s’étonnent les scientifiques. Il semblerait en effet que l’explosion de cette étoile soit survenue à 54 000 années-lumière de sa galaxie-mère. À l’extérieur, donc. Autre étrangeté : l’environnement de la supernova est très pauvre en métal, à des niveaux « sans équivalents dans la littérature astronomique existante ».

Toutes les observations de cette supernova montrent qu’elle est bel et bien distante de 54 000 années-lumière de sa galaxie-mère. // Source : Center for Astrophysics

L’étoile a été littéralement pulvérisée

La supernova SN2016iet était d’une puissance telle que l’étoile a été littéralement pulvérisée, détruite et mise en miettes jusque dans son noyau. Suite à cette annihilation, il ne reste aucun rémanent de cette supernova, aucun trou noir, aucune étoile à neutrons.

D’après l’équipe scientifique, cette observation pourrait confirmer une théorie vieille de cinquante ans et qui n’avait jamais été vérifiée : les supernovas par production de paires (pair-instability supernova). Ce processus ne répond pas au processus habituel d’un effondrement gravitationnel de l’étoile. Dans ce scénario, les rayons gamma produits par l’étoile massive sont si puissants qu’ils produisent par paire une particule subatomique de matière et une autre d’antimatière. La pression qui en résulte se confronte à la gravité de l’étoile. Le noyau ne peut plus se maintenir.

Illustration simplifiée du concept de supernova à production de pairs. // Source : NASA/CXC/M. Weiss

Or, dans le cas d’une étoile en fin de vie très massive (celle qui a généré SN2016iet représente 200 fois la masse de notre Soleil), le noyau est tout aussi massif. L’effondrement de ce dernier, sous le choc pression/gravité, entraîne une série de réactions thermonucléaires qui conduisent à une explosion extrêmement puissante.

« L’idée des supernovas par production de paires existe depuis des décennies  », explique Edo Berger, co-auteur du papier scientifique. Mais SN2016iet est le tout premier exemple concrètement enregistré, une observation historique de «  la façon dont meurent les étoiles les plus massives de l’Universe, y compris les toutes premières étoiles ».

Crédit photo de la une : Gemini Observatory/NSF/AURA/ illustration by Joy Pollard

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