Des astrophysiciens ont enfin réussi à mieux comprendre pourquoi des supernovas sont particulièrement riches en calcium, et contribuent ainsi à diffuser cet élément dans l'Univers, jusque dans notre corps.

Vous avez été en partie forgés par des explosions d’étoiles. Certes, exprimé ainsi, cela ressemble à une histoire issue d’une mythologie, mais c’est aussi une vérité scientifique. Le calcium existant dans l’Univers est issu des étoiles, y compris celui qui compose notre corps, et plus encore des supernovas qui, lors de l’explosion, produisent de riches quantités de calcium qui vont se répandre.

Le mécanisme reste mal compris, alors une équipe d’astrophysiciens s’est penchée sur ces événements cosmiques à l’aide de procédés inédits (sur l’observation de ces objets spécifiques). Ils ont publié leurs résultats le 5 août 2020 dans The Astrophysical Journal.

Ces explosions viennent d’étoiles compactes

« Ces événements sont si peu nombreux que l’on n’a jamais su ce qui produit ces supernovas riches en calcium », introduit l’astrophysicien Wynn Jacobson-Galan, qui dirige cette étude. Pour éclaircir enfin le mécanisme à l’œuvre dans ces explosions d’étoiles à l’origine du calcium dans l’Univers, lui et son équipe ont utilisé l’imagerie infrarouge et à rayons X pour sonder l’espace profond. La luminosité d’une supernova a beaucoup de choses à dire sur ce qu’il se passe au moment de l’événement. D’autant plus qu’en l’occurrence, les chercheurs ont été surpris par la quantité énorme de rayons X émis par la supernova SN 2019ehk, dont ils n’auraient jamais détecté l’existence s’ils n’avaient pas utilisé une imagerie à rayons X.

Ces supernovas produisent du calcium en raison d’une couche de gaz autour de l’étoile, ce qui génère une fusion nucléaire particulière au moment de l’explosion. // Source : Aaron M. Geller

«  La luminosité nous indique la quantité de matière dont l’étoile se débarrasse et la proximité de cette matière par rapport à l’étoile, explique l’un des auteurs. Dans ce cas, l’étoile a perdu une très petite quantité de matière juste avant d’exploser. Cette matière était toujours à proximité. » En analysant cette matière, les astrophysiciens ont alors découvert que ces supernovas riches en calcium proviennent d’étoiles particulièrement compactes — des naines blanches ou, en tout cas, des étoiles à faible masse.

Ces étoiles relâchent, à la fin de leur vie, une grande quantité de gaz formant une couche tout autour d’elles. Au moment de l’explosion, la matière de l’étoile entre soudainement en collision avec la couche de gaz. Durant ce contact et en raison de la proximité entre l’explosion et la « paroi » qu’est la couche de gaz, la fusion nucléaire produit du calcium en raison des températures élevées et de la forte pression. Pour illustrer, l’astrophysicienne Raffaella Margutti résume le processus ainsi : « L’explosion essaie de se canaliser. Elle a besoin de disperser son énergie, et l’émission de calcium est un moyen efficace pour y parvenir. »

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