Notre Univers est en perpétuelle évolution, comme le confirme la théorie du Big Bang. Des étoiles et des galaxies naissent, des trous noirs se forment, et des collisions galactiques se produisent en permanence. En d’autres endroits, des planètes se forment autour de nouvelles étoiles, formant de nouveaux systèmes stellaires. Dans cet immense ballet, il arrive évidemment que des corps célestes atteignent la fin de leur vie.
Certaines étoiles, lorsqu’elles meurent, provoquent parfois une explosion cataclysmique. Cette explosion, appelée supernova, est un événement si puissant qu’il éclaire très brièvement l’Univers d’une lumière très intense. Découvrons ce phénomène, en explorant les différents types de supernovas, leurs causes et leurs impacts sur l’univers.
Les supernovas de type II: la fin des étoiles massives
Les supernovas de type II (SN II) marquent la fin de vie des étoiles massives, c’est-à-dire celles dépassant huit à dix fois la masse de notre Soleil. À l’image d’un géant épuisé par sa propre force, ces étoiles, après avoir consumé tout leur combustible nucléaire, s’effondrent sous le poids de leur propre gravité. Cet effondrement soudain déclenche une explosion d’une puissance inimaginable, libérant une énergie colossale qui dépasse celle de milliards de soleils réunis.
Cette explosion titanesque, comparable à l’embrasem*nt d’une galaxie entière, projette violemment les couches externes de l’étoile agonisante, laissant derrière elle un vestige stellaire: une étoile à neutrons, résidu ultra-compact de l’étoile originelle, ou, dans les cas les plus extrêmes, un trou noir.
Le processus menant à cette déflagration cosmique débute lorsque le cœur de l’étoile, véritable fournaise nucléaire, s’épuise, incapable de produire davantage d’énergie par les réactions nucléaires qui l’ont alimenté pendant des millions d’années. Privé de sa source d’énergie, le cœur s’affaisse irrémédiablement sous l’emprise de sa propre gravité. Cette contraction transforme les protons du noyau en neutrons, libérant un torrent d’énergie sous forme de neutrinos. Une nouvelle force, la pression de dégénérescence des neutrons, prend le relais, créant un noyau stellaire d’une densité et d’une rigidité inouïes.
Les couches externes de l’étoile continuent leur chute vertigineuse vers le cœur. Elles s’écrasent violemment sur ce noyau incompressible, rebondissant avec une force colossale, générant une onde de choc d’une force titanesque. On pourrait comparer cette onde de choc à un tsunami cosmique balaie tout sur son passage, pulvérisant les couches externes de l’étoile et propulsant d’énormes quantités de matière dans l’espace environnant. C’est cette matière éjectée qui, chauffée à des températures extrêmes par l’explosion, crée la lumière aveuglante d’une supernova.
L’explosion est visible à des années-lumière et peut atteindre la luminosité de 200 millions de soleils et peut rester visible pendant quelques semaines, voire quelques mois.
Les supernovas de type Ia: la fusion des étoiles binaires
Contrairement à leurs cousines de type II, les supernovas de type Ia (SN Ia) trouvent leur origine dans des systèmes binaires (systèmes stellaires composés de deux étoiles gravitant autour d’un centre de masse commun) bien particuliers.
Au cœur de ces systèmes cosmiques réside une naine blanche, relique d’une étoile autrefois brillante, désormais réduite à un astre dense et compact. Cette naine blanche gravite en compagnie d’une étoile compagne, dont elle attire progressivement la matière par un processus appelé accrétion. Cette dernière, attirée par la force gravitationnelle intense de la naine blanche, s’accumule progressivement à sa surface.
Cependant, cet équilibre précaire est menacé par une limite physique fondamentale: la masse limite de Chandrasekhar. Celle-ci est la masse maximale qu’une naine blanche peut atteindre avant de devenir instable et de s’effondrer. Au-delà de cette limite, qui avoisine 1,4 masse solaire, la pression au sein de son cœur devient intenable, déclenchant une série de réactions thermonucléaires explosives qui embrasent l’astre tout entier. Cette explosion, là aussi, est d’une intensité monumentale.
Ces supernovas sont très précieuses pour les astrophysiciens. En effet, elles ont une propriété unique: leur luminosité intrinsèque remarquablement constante. En d’autres termes, quelle que soit la distance à laquelle elles se trouvent, ces supernovas brillent avec une intensité quasiment identique. Elles forment donc des repères pour mesurer les distances dans l’Univers. C’est grâce à elles que les astronomes Saul Perlmutter et ses collaborateurs, ont découvert en 1998, un phénomène étonnant: l’expansion de l’univers s’accélère.
Certaines supernovas ont marqué l’histoire de l’astronomie, notamment la supernova de 1054 (SN 1054), qui a brillé pendant plusieurs mois. Elle est à l’origine de la nébuleuse du Crabe, observée pour la première fois par des astronomes chinois de 1054 à 1056. Cette dernière est encore visible aujourd’hui. Mais les premières mentions de supernovas sont bien plus anciennes et datent du Iᵉʳ siècle, là aussi dans des annales chinoises. En Europe, nous n’avons voulu accepter que bien plus tard que l’espace n’était pas immuable, une théorie prônée par Aristote. C’est pour cela que les premières observations européennes officielles de supernovas n’ont eu lieu qu’au 16ᵉ siècle.
- Les supernovas existent sous deux types différents, les SN II ou SN Ia.
- Elles résultent respectivement de la mort d’une étoile massive ou de l’accumulation de matière par des naines blanches dans les systèmes binaires.
- Les supernovas ont été documentées dès le Iᵉʳ siècle en Chine et ont joué un rôle essentiel dans l’astronomie moderne.
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