L’explosion de supernovae crée des éléments lourds, un grand nombre d’étoiles, de planètes et, en définitive, de vie. Ces explosions brutales constituent la base de tout ce que nous voyons dans l'univers, mais nous ne savons pas très bien comment et pourquoi elles explosent pour un phénomène aussi fondamental.
Dans une nouvelle étude menée par une équipe internationale d'astrophysiciens, une modélisation informatique complexe a été réalisée, visant à recréer les processus se produisant à l'intérieur de la supernova. Comme prévu, la dynamique à l'intérieur de l'étoile effondrante est très complexe, mais ce modèle permet aux scientifiques de comprendre ce qu'il advient d'une supernova lors d'une explosion.
En 1987, une supernova (1987A) a explosé dans le Grand Nuage Magellan, une galaxie naine située à 168 000 années-lumière de nous. Cet événement a semé la confusion dans la communauté astronomique. Comme beaucoup de phénomènes cosmiques, ce qu'il a vu ne correspond pas exactement aux attentes théoriques. En étudiant le nuage en expansion de débris de supernova, les astronomes ont remarqué que le matériau, récemment éjecté par l'explosion, commençait à se mélanger au matériau à l'origine de l'étoile, qui avait été éjecté peu de temps auparavant. Cette confusion était inattendue et le modèle théorique devait donc être révisé. Le modèle existant suppose une structure concentrique, sous la forme d'une coque, d'éléments différenciés à l'intérieur de l'étoile, qui est sur le point de devenir une supernova. Lorsqu'une étoile massive s'effondre sous l'effet de la contraction gravitationnelle (après avoir épuisé son combustible thermonucléaire dans le noyau), une énorme quantité de neutrinos est générée, qui puise rapidement de l'énergie à l'intérieur de l'étoile. Cet effet de compression rapide accélère le chauffage.
"Cela lui permet de chauffer plus rapidement et de brûler du carburant, ce qui conduit à la création de plus de neutrinos et le processus devient incontrôlable", a déclaré l'astrophysicien W. David Arnett de l'Université de l'Arizona.
Pour tenter de comprendre ce processus, les astrophysiciens se sont tournés vers les superordinateurs pour obtenir de l'aide. Souvent, en raison de contraintes techniques, les chercheurs créent un modèle unidimensionnel ou bidimensionnel et ne peuvent que formuler des hypothèses sur ce qui se passera dans le modèle tridimensionnel. Tandis que, le processus réel se déroule à l'intérieur des couches de supernova.
Arnett, en collaboration avec Casey Mikin et Nathan Smith de l'Université de l'Arizona, ainsi que Maxim Wiallet de l'Institut d'astrophysique Max-Planck, en Allemagne, ont mis au point un modèle tridimensionnel complet de la supernova. "Nous avons toujours des cercles concentriques, avec les éléments les plus lourds au milieu et les éléments les plus légers en haut. Mais cela se produit jusqu'à ce que quelqu'un mélange tout ce qui se trouve là-bas", a déclaré Arnett. "À l'approche de l'explosion, nous obtenons des flux qui mélangent le matériau, ce qui fait que l'étoile le recrache jusqu'à ce que l'explosion se produise."
Photographies modèles illustrant la combustion de l'oxygène dans une enveloppe de supernova en couches
"Ce que nous voyons dans les restes de la supernova, c'est l'éjection de matériau stellaire avant l'explosion, mélangée à du matériel éjecté directement lors de l'explosion. Les autres modèles ne peuvent pas l'expliquer", a-t-il déclaré.
Avec l'aide de télescopes, tels que le télescope automatique d'imagerie Katzman (KAIT) et l'usine Palomar Supernova, l'observation des étoiles qui deviennent instables permet de disposer de plus d'informations sur la mort de l'étoile.
