En règle générale, lorsqu’une étoile arrive à la fin de son existence, elle explose et devient une supernova (ou une hypernova), suivie de la formation d’une étoile à neutrons voire dans certains cas extrêmes (selon la masse de l’étoile), d’un trou noir. Cela signifie que chaque supernova observée jusqu’à présent a été considérée comme étant l’explosion finale d’une étoile. Mais une nouvelle découverte pourrait bouleverser la manière dont nous comprenons la mort des étoiles ainsi que leur fonctionnement.

Des astronomes ont trouvé une étoile qui s’est transformée en supernova, et qui a réussi à « survivre », puis 60 ans plus tard, celle-ci a explosé à nouveau en une supernova. Appelée iPTF14hls, cette supernova a été découverte en 2014 et a dans un premier temps ressemblé à n’importe quelle autre supernova dans le ciel.

Cette dernière a été classée de type II-P. Pour une supernova de ce type, le noyau de l’étoile massive s’effondre pour devenir une étoile à neutrons, envoyant une onde de choc à travers l’enveloppe externe (riche en hydrogène), qu’elle éjecte dans l’espace. La matière éjectée est ionisée par l’onde de choc qui se refroidit plus tard.

Les caractéristiques spectroscopiques de la supernova iPTF14hls étaient identiques à celles d’une supernova de type II-P. Mais plusieurs mois plus tard, elle a fait quelque chose que les supernovas ne font pas d’habitude : elle s’est illuminée à nouveau. En effet, durant plus de 600 jours d’observation, la supernova s’est illuminée plusieurs fois : au moins cinq fois en moins de trois ans.

Généralement, les supernovas atteignent un pic de luminosité, brillent durant quelques mois, puis s’assombrissent progressivement :

plusieurs explosions supernova

iPTF14hls est devenue plus lumineuse au moins cinq fois en moins de trois ans. Ce comportement n’a jamais été observé chez les supernovas précédemment découvertes, qui restent généralement brillantes pendant environ 100 jours, puis s’assombrissent. Crédits : ​LCO/S. ​Wilkinson

Lorsque les scientifiques de l’Observatoire Las Cumbres (LCO) ont examiné les archives des données concernant la supernova, ils ont constatés quelque chose d’étonnant : une explosion au même endroit datant de 1954. « Cette supernova brise tout ce que nous pensions savoir sur leur fonctionnement », a déclaré Iair Arcavi, de l’Université de Californie à Santa Barbara et l’Observatoire de Las Cumbres. « C’est le plus grand puzzle que j’ai rencontré en une décennie d’étude des explosions stellaires », a-t-il ajouté.

Dans l’étude, publiée dans la revue Nature, les scientifiques ont estimé que l’étoile originale d’IPTF14hls était très grande : au moins 50 fois plus massive que le Soleil, et probablement en réalité encore plus grande que cela. En réalité, « la supernova iPTF14hls pourrait être l’explosion stellaire la plus massive jamais vue », a déclaré le chercheur Lars Bildsten, directeur de l’Institut Kavli de physique théorique de l’UCSB (USA).

Les chercheurs pensent qu’une explication plausible concernant iPTF14hls serait qu’il s’agit d’une supernova par production de paires à pulsations instables, qui en ferait la première observation de ce type de supernova. Cet événement ne détruit pas son étoile hôte et se produit généralement dans les étoiles faisant entre 95 et 130 masses solaires. Cet événement peut également se répéter encore et encore, jusqu’à ce que finalement, l’étoile s’effondre en un trou noir.

Il a été supposé (mais non confirmé), que l’explosion datant de 1843 d’Eta Carinae A était également une supernova de ce type. « Ces explosions devraient être observées dans les premiers temps de l’univers et devraient être éteintes aujourd’hui », explique Andy Howell, membre auxiliaire de l’UCSB, qui dirige le groupe de recherche sur les supernovas au LCO. « C’est comme si vous découvriez un dinosaure encore en vie aujourd’hui. Si vous en trouviez un, vous vous demanderiez s’il s’agit bien d’un dinosaure », a-t-il ajouté.

Mais il existe un problème avec cette hypothèse : le modèle d’instabilité des paires à pulsation ne tient pas compte de la présence continue d’hydrogène. Après l’explosion de 1954, la supernova iPTF14hls a retenu quelques dizaines de masses solaires d’hydrogène dans son enveloppe. De plus, l’explosion la plus récente représente plus d’énergie que ce qui peut être expliqué par cette théorie.

Ce qui signifie que la supernova iPTF14hls est soit une supernova par production de paires à pulsations très étrange, soit quelque chose de complètement nouveau pour nous.

L’équipe de recherche continue à surveiller la supernova dans l’espoir d’obtenir, dans le futur, de quelconques réponses la concernant. « Cet événement est un casse-tête. Au début, nous pensions que c’était totalement normal (…) mais ensuite, la surpernova est devenue brillante à nouveau et l’est restée, sans aucun changement, mois après mois », a déclaré le chercheur Peter Nugent du Lawrence Berkeley National Laboratory. « Le fait d’assembler les éléments du Palomar Transient Factory, de l’Observatoire Keck, du LCOGT et même des images datant de 1954, a commencé à mettre en lumière tout cela. J’aimerais vraiment trouver une autre supernova comme celle-ci », a-t-il ajouté.

Sources : Nature, Carnegie, arXiv.org

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