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Lorsqu’une étoile suffisamment massive arrive en fin de vie, elle produit l’un des événements les plus cataclysmiques de l’Univers : une supernova. La lumière et l’énergie dégagées sont telles que l’événement éclipse souvent tous les objets alentours. Cependant, il existe un phénomène d’intensité encore plus importante : les hypernovas (ou supernovas superlumineuses). C’est ce que les astrophysiciens ont observé dans la constellation de Persée il y a 14 ans, lors de l’événement appelé SN 2006gy. Et récemment, ils ont proposé une hypothèse expliquant l’origine du phénomène.

En septembre 2006, “une” étoile 50 milliards de fois plus brillante que le Soleil, et en train d’exploser, située à 240 millions d’années-lumière dans la constellation de Persée, s’est mise à briller intensément. Pendant 70 jours, l’explosion est devenue de plus en plus brillante, éclipsant sa galaxie d’origine en étant des dizaines voire des centaines de fois plus puissante qu’une supernova typique. À l’époque, cette supernova super brillante (également connue sous le nom d’hypernova) était l’explosion stellaire la plus brillante jamais détectée.

Quelle était la particularité de cette explosion record (officiellement baptisée SN 2006gy) ? Personne ne le savait. Mais maintenant, plus d’une décennie plus tard, les astrophysiciens peuvent enfin avoir une idée. Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Science, les chercheurs ont ré-analysé les mystérieuses raies d’émission émanant de l’explosion environ un an après son pic.

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L’événement SN 2006gy observé par le télescope spatial Hubble. Crédits : Hubble

Une hypernova impliquant un système stellaire binaire

L’équipe a découvert de grandes quantités de fer dans les émissions, qui, selon eux, ne pouvaient être que le résultat de l’interaction de la supernova avec une couche préexistante de matière stellaire éjectée des centaines d’années plus tôt. D’où vient tout ce matériau stellaire éjecté ? Un scénario probable est que l’événement SN 2006gy n’a pas commencé avec une étoile, mais avec deux.

« Personne n’avait tenté de comparer les spectres du fer neutre, c’est-à-dire le fer que tous les électrons conservaient, avec les raies d’émission non identifiées de SN 2006gy, car le fer est normalement ionisé. Nous l’avons essayé et avons constaté avec enthousiasme comment, ligne après ligne, les raies étaient alignées avec le spectre observé » explique Anders Jerkstrand, de l’université de Stockholm.

systeme binaire

De nombreux systèmes binaires impliquent une étoile géante et une naine blanche. Dans le scénario de SN 2006gy, la naine blanche a accrété de la matière de l’étoile géante compagnon tout en spiralant vers celle-ci après avoir avoir été prise dans l’expansion de son enveloppe gazeuse. Crédits : Pearson Ed

« Un scénario candidat pour expliquer cela est l’évolution d’un système progéniteur binaire, dans lequel une naine blanche spirale vers une étoile compagnon géante ou supergéante » expliquent les chercheurs.

Les collisions entre les étoiles binaires (deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre) sont rares, se produisant une fois tous les 10’000 ans environ dans la Voie lactée. Lorsque les étoiles entrent en collision, elles peuvent éjecter dans l’espace environnant une enveloppe gazeuse de matériau stellaire lorsque les deux noyaux stellaires fusionnent lentement.

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Le progéniteur de SN 2006gy était, selon le nouveau modèle, une double étoile composée d’une naine blanche de la même taille que la Terre et d’une étoile massive riche en hydrogène aussi grande que notre Système solaire, en orbite étroite. Alors que l’étoile riche en hydrogène a élargi son enveloppe, ce qui se produit lorsque des réactions nucléaires se déclenchent aux derniers stades de l’évolution, la naine blanche a été prise dans l’enveloppe et a spiralé vers le centre du compagnon.

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Une supernova amplifiée par la collision antérieure des deux étoiles

Quand elle a atteint le centre, la naine blanche instable a explosé et une supernova dite de type Ia est née. Cette supernova est alors entrée en collision avec l’enveloppe éjectée, qui est projetée lors de la descente spiralée de la naine blanche, et cette gigantesque collision a donné naissance à la lumière de SN 2006gy.

supernova sn2006gy

Vue d’artiste montrant ce à quoi aurait pu ressembler l’hypernova SN 2006gy. Crédits : NASA/CXC/M.Weiss

Si une telle collision s’est produite entre 10 et 200 ans avant la détection de la supernova, les deux étoiles auraient pu libérer une enveloppe gazeuse qui s’attardait autour du système lorsque les étoiles ont fusionné au cours du siècle suivant. Lorsque la fusion s’est finalement terminée par une explosion de supernova de type Ia, l’enveloppe gazeuse aurait pu amplifier la luminosité de l’explosion aux niveaux stupéfiants que les astronomes ont observé, et également produire les raies d’émission de fer appropriées.

Cette explication est, pour l’instant, purement mathématique, les astrophysiciens n’ayant encore jamais vu fusionner deux étoiles binaires. Un nouvel indice pourrait venir d’un système d’étoiles à proximité appelé Eta Carinae.

Située à environ 7500 années-lumière de la Terre, Eta Carinae est une paire d’étoiles géantes qui explosent lentement depuis quelques centaines d’années, s’illuminant progressivement pour devenir le système stellaire le plus lumineux de la Voie lactée. Les chercheurs pensent que les étoiles pourraient finir en hypernova au cours des 1000 prochaines années.

Sources : Science

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