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Observation de la supernova la plus lumineuse, énergétique et massive jamais détectée

supernova sn2016aps
| NASA

Arrivées en fin de vie, les étoiles suffisamment massives explosent en supernovas, l’un des événements les plus violents et énergétiques de l’Univers. D’énormes quantités d’énergie sont alors libérées sur une brève période, et la lumière générée par ce dégagement d’énergie permet aux astrophysiciens de les détecter. Récemment, des chercheurs ont observé SN2016aps, la supernova la plus lumineuse, énergétique et massive jamais détectée jusqu’à maintenant. Le type particulier de cet objet — une supernova par instabilité de paire — devrait permettre aux astrophysiciens de mieux comprendre la dynamique de ces systèmes.

Des astrophysiciens ont détecté la supernova la plus brillante à ce jour, deux fois plus brillante que toutes celles observées auparavant. Si brillante que l’explosion a libéré des dizaines de fois l’énergie que le Soleil produira au cours de sa vie. L’événement, baptisé SN2016aps, a été décrit comme une supernova par instabilité de paire pulsatoire (un type relativement rare de supernova).

Une supernova par instabilité de paire pulsatoire

Ces événements ont été prédits théoriquement, mais jamais observés auparavant. Rapportant sa découverte dans la revue Nature Astronomy, l’équipe a suivi la lumière de l’événement pendant deux ans, analysant les données pour comprendre l’explosion et estimer les propriétés de sa progénitrice. La masse de la supernova était comprise entre 50 et 100 fois la masse du Soleil (masses solaires), beaucoup plus élevée qu’une supernova classique, qui est généralement comprise entre 8 et 15 masses solaires.

images sn2016aps
Images (terrestres et HST) de la supernova SN2016aps et sa galaxie hôte. Le cercle bleu indique la position de la supernova. Crédits : Matt Nicholl et al. 2020

L’incroyable explosion était peut-être le résultat de la fusion de deux étoiles, mais l’augmentation de l’énergie est probablement due à une collision différente entre la supernova et le gaz libéré par une ou les deux étoiles avant leur disparition. « Les étoiles avec une masse extrêmement grande subissent de violentes pulsations avant de mourir. Cela peut être alimenté par un processus appelé instabilité de paire, qui fait l’objet de spéculations par les physiciens depuis 50 ans », explique Matt Nicholl de l’Université de Birmingham.

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Une fusion stellaire précédant la supernova ?

« Si la supernova rattrape la coque de gaz de sa progénitrice, elle peut libérer une énorme quantité d’énergie dans la collision. Nous pensons que c’est l’un des candidats les plus convaincants pour ce processus, et probablement le plus massif. SN2016aps contenait également un autre casse-tête. Le gaz que nous avons détecté était principalement de l’hydrogène — mais une étoile aussi massive aurait généralement perdu tout son hydrogène par des vents stellaires bien avant qu’elle ne commence à pulser », ajoute Nicholl.

schema sn2016aps
Modèle schématique de la supernova SN2016aps. Crédits : Matt Nicholl et al. 2020

« Une explication est que deux étoiles légèrement moins massives d’environ 60 masses solaires, par exemple, avaient fusionné avant l’explosion. Les étoiles de masse inférieure retiennent leur hydrogène plus longtemps, tandis que leur masse combinée est suffisamment élevée pour déclencher l’instabilité de la paire ».

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L’énergie estimée libérée par cette supernova est juste légèrement supérieure à ASASSN-15lh, la précédente détentrice du record de la supernova la plus puissante. Cependant, la nature d’ASASSN-15lh fait encore l’objet de débats ; il se pourrait que l’événement soit en fait lié à un trou noir supermassif. Pour vraiment comprendre ces objets, les astrophysiciens ont besoin de plus d’observations, et les télescopes à venir comme le télescope spatial James Webb devraient pouvoir fournir les données nécessaires.

Sources : Nature Astronomy

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