Des scientifiques ont réussi à capturer le moment où l’onde de choc d’une explosion de supernova perce la surface d’une étoile condamnée, révélant une détonation visiblement symétrique.
Observer ce phénomène en détail a toujours été un défi, car il est rare qu’une supernova soit repérée suffisamment tôt, avec des télescopes dirigés sur elle, et lorsque cela se produit, l’étoile explosante est souvent trop éloignée.
Le 10 avril 2024, lorsque la supernova 2024ggi a éclaté dans la galaxie spirale relativement proche NGC 3621, à 22 millions d’années-lumière dans la constellation de l’Hydre, l’astronome Yi Yang de l’Université de Tsinghua à Pékin a su qu’il devait agir rapidement.
Il a demandé, avec son équipe internationale composée de chercheurs de Chine, d’Europe, du Moyen-Orient et des États-Unis, un temps d’observation sur le Télescope très grand (VLT) de l’Observatoire Austral Européen (OEA) au Chili pour observer la supernova. Vingt-six heures après sa découverte par les caméras du réseau mondial Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS), le VLT fournissait déjà des données.
“Les premières observations du VLT ont capturé la phase durant laquelle la matière accélérée par l’explosion a traversé la surface de l’étoile,” a déclaré Dietrich Baade, un des membres de l’équipe, dans un communiqué. “Pendant quelques heures, nous avons pu observer ensemble la géométrie de l’étoile et de son explosion.”
L’étoile qui a explosé était un supergéant rouge, pesant entre 12 et 15 fois la masse du Soleil. Ces étoiles meurent lorsque leur noyau ne peut plus produire des réactions de fusion nucléaire, provoquant un effondrement gravitationnel qui forme une étoile à neutrons. Les couches externes de l’étoile tombent sur le noyau avant de rebondir vers l’extérieur, entraînant une explosion qui détruit l’étoile.
En raison de sa taille gigantesque, mesurant 250 millions de kilomètres (217 millions de miles) ou 500 fois le rayon du Soleil, l’onde de choc a mis environ un jour à percer la surface visible de la supernova. Ce moment crucia, tant attendu par Yang, Baade et leur équipe, aurait pu leur échapper s’ils avaient attendu un jour de plus.
Bien que la supernova elle-même ne puisse être résolue que comme un point lumineux, la polarisation de cette lumière offrait des indices essentiels sur la géométrie de l’éruption.
“La géométrie d’une explosion de supernova fournit des informations fondamentales sur l’évolution stellaire et les processus physiques menant à ces feux d’artifice cosmiques,” a précisé Yang.
À l’aide du spectrographe FORS2 du VLT, l’équipe a utilisé une technique d’observation appelée spectropolarimétrie pour mesurer cette polarisation.
“La spectropolarimétrie fournit des informations sur la géométrie de l’explosion que d’autres types d’observation ne peuvent pas offrir en raison de leurs échelles angulaires trop petites,” a déclaré Lifan Wang de l’Université Texas A&M.
La mesure a révélé que la forme de l’explosion était aplatie, semblable à celle d’une olive ou d’un raisin. Fait essentiel, l’explosion s’est propagée symétriquement, même lors de sa collision avec un anneau de matière circumstellaire.
“Ces découvertes suggèrent un mécanisme physique commun qui entraîne l’explosion de nombreuses étoiles massives, se manifestant par une symétrie axiale bien définie et agissant sur de grandes échelles,” a ajouté Yang.
Ces résultats permettront aux astronomes de rejeter certains modèles et de renforcer d’autres qui décrivent ce qui provoque l’onde de choc lors d’une explosion de supernova.
Particulièrement, certains modèles suggèrent que l’onde de choc peut gagner de l’énergie en absorbant des particules particulières appelées neutrinos en se frayant un chemin du cœur jusqu’à la surface de l’étoile. Toutefois, l’absorption de neutrinos serait censée entraîner des explosions hautement asymétriques, ce qui ne semble pas être le cas ici. Dans les cas où des explosions de supernova ont été observées pour être asymétriques à un stade ultérieur, l’équipe de Yang propose que ce soient plutôt des champs magnétiques puissants qui façonnent cette asymétrie, et non les neutrinos.
Les résultats de la supernova SN 2024ggi ont été publiés le 12 novembre dans Science Advances.
Points à retenir
- Observation précoce et réussie d’une explosion de supernova.
- Rôle de l’accélération de la matière durant l’explosion.
- Importance de la polarisation de la lumière pour comprendre la géométrie d’une supernova.
- La supernova étudiée était un supergéant rouge, un phénomène rare.
- Découvertes sur la symétrie de l’explosion, soulignant un mécanisme commun des supernovas.
Ce type de recherche représente une avancée significative dans notre compréhension des explosions stellaires. En observant des supernovas avec une précision inédite, nous sommes non seulement en mesure de mieux comprendre ces phénomènes cosmiques, mais aussi de percer les mystères de l’évolution des étoiles. Chaque nouvelle découverte, chaque nouveau modèle remis en question nous rapproche un peu plus des vérités cachées de l’univers. Nous devrions tous nous passionner pour ces révélations, car elles nous rappellent à quel point nous sommes connectés aux merveilles de l’existence et à l’immensité de ce qui nous entoure.