Dans le cas des supernovas de type Ia, une naine blanche d’un système multiple a accrété suffisamment de matière pour dépasser la masse critique et amorcer des réactions nucléaires tandis qu’elle s’effondre gravitationnellement. Le résultat est une explosion spectaculaire avec disparition complète de la naine blanche. Cependant, dans certains cas, il est théoriquement possible qu’un rémanent stellaire subsiste sous la forme d’une étoile zombie.

Les supernovas de type Ia — également appelées supernovas thermonucléaires — se produisent uniquement dans le cadre de systèmes multiples, impliquant une naine blanche et une étoile compagnon (généralement une géante ayant quitté la séquence principale). Les naines blanches de type carbone-oxygène possède une masse critique d’environ 1.44 masse solaire.

Lorsque l’étoile compagnon déborde de son lobe de Roche, elle commence à déverser du gaz sur la naine blanche, entraînant ainsi un phénomène d’accrétion augmentant progressivement la masse de cette dernière. La pression thermique devient suffisante pour amorcer la réaction de fusion nucléaire du carbone puis celle de l’oxygène, augmentant drastiquement la température de l’étoile.

mecanisme supernova typeIa

Illustration expliquant le mécanisme d’accrétion de matière par une naine blanche d’un système multiple, menant à l’explosion en supernova de type Ia. Crédits : NASA, ESA and A. Feild

La pression de dégénérescence au cœur de la naine blanche étant indépendante de la température, l’objet est extrêmement sensible aux emballements des réactions nucléaires. Cet emballement est accentué par des phénomènes comme l’instabilité de Rayleigh–Taylor et les turbulences.

En quelques secondes, la température interne atteint plusieurs milliards de degrés, libérant une énergie d’environ 1–2×1044 J ; une énergie suffisante pour disloquer l’étoile.

Une onde de choc est alors générée, soufflant les couches périphériques de la naine blanche et désintégrant les couches intérieures. Le gaz est éjecté à une vitesse d’environ 6% la vitesse de la lumière.

L’état de dégénérescence s’annule, la pression redevient une fonction directe de la température, entraînant une explosion spectaculaire dans laquelle l’étoile est totalement désintégrée. L’énergie libérée est responsable du pic de luminosité équivalent à 5 milliards de Soleils.

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Toutefois, les modèles théoriques prédisent que dans 5 à 30% des cas, l’événement ne détruit pas totalement la naine blanche. Il resterait alors une sorte de cadavre d’étoile appelé rémanent stellaire. Cette catégorie de supernova est nommée supernova de type Iax, et possède une vitesse d’éjection et une luminosité moindres par rapport à une supernova de type Ia ordinaire. Bien que les étoiles zombies soient hypothétiques, certains candidats ont été proposés.

supernova sn2012z ngc1309

Images avant/après de la supernova SN 2012Z observée dans la galaxie NGC 1309 par le télescope spatial Hubble. Crédits : NASA/ESA

C’est le cas de SN 2012Z, située dans la galaxie NGC 1309, que les astrophysiciens suspectent d’être une supernova de type Iax. Elle a été observée en janvier 2012 grâce au télescope Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT).

Dans ce système binaire, la naine blanche aurait accrété suffisamment de masse de son étoile compagnon pour dépasser la limite critique et exploser en supernova. Des images de la zone ont été prises avant la supernova, permettant aux scientifiques d’effectuer une comparaison avant/après.

De nouvelles mesures de luminosité doivent encore être menées pour confirmer la présence du rémanent stellaire. Selon les auteurs de la découverte, il y aurait 99% de chances pour qu’il s’agisse bien d’une étoile zombie. L’autres hypothèse expliquant les observations serait la seconde explosion d’une étoile massive d’environ 30-40 masses solaires.

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