Supernovas proches de la Terre : quels sont les risques ?

Le destin des étoiles n’est pas le même pour tous les objets stellaires de l’Univers. Tandis que certaines deviendront des cadavres froids, d’autres finissent leur vie dans de gigantesques explosions appelées supernovas. C’est le cas pour les naines blanches ayant dépassé la limite de Chandrasekhar, ainsi que pour les étoiles suffisamment massives s’effondrant sur elles-mêmes pour former des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Les supernovas sont parmi les phénomènes les plus violents du cosmos, et certaines se produisent suffisamment proches de la Terre pour y entraîner des effets notables.

Il existe deux types de supernovas. Le premier, appelé supernova thermonucléaire (ou supernova de type Ia), résulte de l’explosion d’une naine blanche ayant accrété suffisamment de matière pour dépasser la limite critique de Chandrasekhar (1.4 masse solaire) ; les réactions thermonucléaires reprennent et s’emballent et, sous la pression thermique, les couches de l’étoile sont progressivement soufflées jusqu’à ce que le cœur explose, emportant la totalité de la naine blanche.

Le second, appelé supernova à effondrement de cœur (ou supernova de type II, Ib et Ic), concerne les étoiles massives (au moins 8 masses solaires) arrivées en fin de vie. Le cœur de l’étoile ayant dépassé la limite de Chandrasekhar, s’effondre, entraînant un rebond de matière à sa surface puis la génération d’une onde de choc expulsant les couches internes et périphériques ; l’étoile explose alors et, selon sa masse initiale, laisse comme résidu une étoile à neutrons ou un trou noir.

Détecter les empreintes laissées par les supernovas sur la Terre, grâce aux isotopes

La majorité de ces événements se produisent généralement loin de la Terre (plusieurs dizaines de milliers et millions d’années-lumière). Mais certains d’entre eux se produisent parfois à une distance comprise entre 30 et 1000 années-lumière de notre planète, suffisamment proches pour y imprimer sur la biosphère des effets identifiables. Ainsi, au cours des 11 derniers millions d’années, les scientifiques estiment qu’environ 20 supernovas sont apparues dans cette fourchette de distance. Chaque événement étant corrélé à un réchauffement global de la planète de 3-4 °C.

Sur Terre, les événements de supernovas sont détectables grâce à l’étude d’isotopes métalliques dans les strates rocheuses. Des chercheurs allemands ont par exemple rapporté une abondance de fer 60 dans des roches du plancher océanique de l’océan Pacifique ; 33 atomes de cet isotope ont été retrouvés dans 2 cm de croûte terrestre, indiquant qu’une supernova se serait produite dans les 5 derniers millions d’années, et suffisamment proche du Système solaire pour avoir déposé autant de fer 60 sur Terre.

Les auteurs de l’étude ont estimé que l’événement devait se situer à environ 50 années-lumière de notre planète, ce qui aurait dû causer une extinction massive ; toutefois, aucune extinction massive n’a été répertoriée au cours des 5 derniers millions d’années. Selon les chercheurs, cet événement s’est certainement produit bien plus loin que les données ne le suggèrent.

Sursauts gamma et supernovas : risque potentiel pour la biosphère terrestre

Les sursauts gamma provenant de supernovas proches de la Terre peuvent entraîner des conséquences catastrophiques sur l’ensemble de la biosphère terrestre. Les scientifiques pensent qu’un sursaut gamma pourrait ainsi être à l’origine de l’extinction de masse de l’Ordovicien-Silurien, il y a 445 millions d’années. En effet, les flux de rayons gamma sont les principaux facteurs destructeurs pour l’atmosphère d’une planète dans le cas d’une supernova.

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L’énergie transportée par les photons gamma induit la radiolyse (cassure moléculaire) du diazote et du dioxygène atmosphérique, entraînant leur conversion en oxyde d’azote et la destruction de la couche d’ozone. La surface de la planète est alors balayée par les rayons cosmiques, notamment les vents solaires et les UVs, menant à une destruction généralisée des populations de phytoplancton et coraux, et donc à une rupture de la chaîne alimentaire marine.

En moyenne, les scientifiques estiment qu’une supernova se produit à une distance de 30 années-lumière tous les 240 millions d’années. Pour les supernovas de type II, cette estimation se place entre 0.5 et 10 supernovas tous les milliards d’années. Actuellement, les astrophysiciens ont détecté six candidats supernovas proches de la Terre, à une distance inférieure à 1000 années-lumière.