Une pierre découverte en Égypte, en 1996, semble être issue d’une supernova thermonucléaire ayant eu lieu à des années-lumière de nous, il y a plusieurs milliards d’années. Comment les scientifiques ont-ils retracé l’histoire vertigineuse de cette pierre ?

Elle pèse 33 grammes et se nomme Hypatia. C’est une pierre. Mais elle est bien différente de celles que vous pouvez habituellement ramasser, car elle vient de loin. Découverte en 1996 en Égypte, Hypatia est une pierre extraterrestre (au sens propre). Elle provient, très probablement, du noyau d’une comète. En raison de cette spécificité, elle est étudiée minutieusement.

Une étude, qui sera publiée en août 2022 dans la revue scientifique Icarus (mais déjà disponible), suggère que Hypatia est plus fascinante encore : elle serait le reliquat d’une supernova, et, en plus, d’un type rare dont nous n’avions aucune trace matérielle pour l’instant sur Terre. Comment peut-on retracer l’histoire interstellaire potentielle d’un caillou ?

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Fragments d’Hypatia (avec une pièce de monnaie en bas). // Source : Université de Johannesburg

Voici l’histoire (potentielle) d’Hypatia

La composition chimique de n’importe quel objet raconte une histoire. Elle révèle une chronologie et une provenance. Celle d’Hypatia suggère qu’elle est issue de poussières et de gaz particulièrement caractéristiques : elle proviendrait d’un objet « parent » qui se serait lui-même formé à partir d’une supernova de type Ia, c’est-à-dire thermonucléaire. La forme de la roche, c’est-à-dire la façon dont toute cette matière s’est agrégée, constitue un indice supplémentaire.

« D’une certaine façon, on peut dire que l’on a surpris l’explosion d’une supernova Ia en pleine action, car les atomes de gaz issus de cette explosion ont été pris dans le nuage de poussière environnant, lequel a finalement formé le corps parent d’Hypatie », détaille l’un des auteurs, Jan Kramers, sur le site de l’université de Johannesburg le 17 mai.

La datation est toute aussi vertigineuse, puisque cela signifierait alors que la pierre s’est formée au cours des derniers milliards d’années, alors que notre système solaire naissait tout juste (il y a quelque 4 milliards d’années).

Supernova thermonucléaire ou non : quel est le niveau de certitude ?

Pour parvenir à cette conclusion, les scientifiques ont procédé à une analyse chimique en ciblant 17 zones d’un tout petit échantillon d’Hypatia. Le résultat a montré que l’on y trouvait de faibles niveaux de silicium, de chrome et de manganèse. Ce premier constat permet d’assurer que la pierre ne vient pas du système solaire. Ensuite, l’analyse a montré qu’on y trouvait en revanche des niveaux élevés de fer, de soufre, de phosphore, de cuivre et de vanadium : ce deuxième constat démontre que l’objet ne vient pas du voisinage spatial, ni même de notre bras de la Voie lactée.

La composition exclut également une étoile géante rouge comme source. De même, l’analyse chimique montre qu’Hypatia contient un taux trop élevé de fer en comparaison du silicium et du calcium, ce qui exclut la provenance d’une supernova de type Ib (dite « à effondrement de cœur »).

En procédant ainsi par exclusions successives, il ne restait plus qu’une seule possibilité, et la plus intrigante d’entre toutes : la supernova Ia, thermonucléaire. Ces supernovas issues d’étoiles binaires sont rares, mais on suppose que toute roche qui en résulte doit contenir certains éléments chimiques en des proportions inhabituelles. Or, justement, toutes les analyses d’Hypatia permettent de « matcher » la pierre avec ce que l’on attend d’une supernova thermonucléaire.

Enfin… presque. Les scientifiques ont aussi identifié des éléments chimiques (comme du phosphore ou du potassium) qui ne semblent pas compatibles avec ce type de supernova. Ce n’est toutefois pas inexplicable : ces éléments peuvent être issu de divers événements ayant eu lieu dans la région, avant ou pendant la supernova. En résumé, à ce stade des recherches, on peut considérer Hypatia comme la trace matérielle — trouvée sur Terre — la plus probable d’une supernova Ia. Et c’est déjà pas mal comme niveau preuve, puisque l’on parle d’une gigantesque explosion ayant eu lieu il y a des milliards d’années, à plusieurs années-lumière.