Une image plus claire de la mort d’étoiles massives

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Les astronomes ont entrevu la disparition d’une étoile massive, ce qui constitue une nouvelle pièce du puzzle sur la manière dont tout cela se passe.

Une hypernova et l’explosion de rayons gamma

Dans un article publié dans la revue Nature, une équipe internationale présente son étude détaillée de la mort d’une étoile de masse élevée qui a provoqué l’explosion de rayons gamma (GRB) et d’une hypernova.

Les GRB sont les explosions les plus puissantes du cosmos. Elles durent plusieurs secondes et émettent autant de lumière que toutes les étoiles de l’univers. De telles quantités  d’énergie ne peuvent être libérées que lors d’événements cataclysmiques tels que la mort d’une étoile très massive, et produisent également des hypernovas, qui sont cinq à 50 fois plus énergétiques que les supernovas.

Bien que le lien entre les GRB et l’hypernova soit bien établie, les chercheurs disent que les raisons pour lesquelles certaines hypernovas n’ont pas de GRB ne sont pas claires.

Grâce à l’observation détaillée d’un GRB de longue durée et d’une rare hypernova à proximité de notre système solaire, l’équipe dirigée par Luca Izzo, de l’Institut d’astrophysique d’Andalousie en Espagne, a découvert le chaînon manquant sous la forme d’un cocon chaud.

Un cocon thermique

« Pour une poignée d’hypernovas non accompagnées de GRB, un excès de matériau à haute vitesse avait été observé dans leur spectre optique, attribué à un cocon thermique, à savoir un jet qui ne parvenait jamais à sortir de l’intérieur à la surface de son étoile progénitrice « , explique la physicienne Chryssa Kouveliotou de l’Université de Washington aux États-Unis.

« Avec cet événement récent, nous avons montré que le jet fournissait une partie importante de son énergie au cocon, ce qui a permis à la fois au jet et aux rayons gamma de s’échapper de la surface de l’étoile directement au cœur d’une étoile massive qui s’effondre. »

Un GRB de longue durée

Les chercheurs ont découvert leur GRB, maintenant connu sous le nom de 171205A, en décembre 2017 dans une galaxie en spirale à environ 500 millions d’années-lumière de la Terre, ce qui en faisait le dernier GRB de longue durée le plus proche jamais observé.

Comme il était relativement jeune, ils ont pu suivre l’évolution de la source de jour en jour, en capturant un niveau sans précédent d’informations sur l’événement dans différentes longueurs d’onde.

Quelques jours plus tard, des preuves de la présence d’hypernovas ont été signalées, mais elles étaient étranges. Les hypernovas se caractérisent par des vitesses de dilatation élevées d’environ 30 000 kilomètres par seconde, mais celle-ci (désignée par SN 2017iuk) a dépassé les 100 000 kilomètres par seconde au cours des premières heures qui ont suivi l’explosion.

« Nous avons tout d’abord remarqué un composant particulier, qui présentait une vitesse très élevée et une composition chimique inhabituelle précédemment observée lors d’événements similaires », a déclaré Kouveliotou. « Ces caractéristiques s’inscrivent parfaitement dans l’hypothèse où nous avons observé que des matériaux du moteur central s’échappaient de l’étoile progénitrice de GRB. »

Des matériaux de l’intérieur de l’étoile aux couches extérieures

L’équipe a en effet noté que le cocon chaud transportait des matériaux de l’intérieur de l’étoile aux couches extérieures. Après environ trois jours, le cocon s’est évaporé et l’hypernova a commencé à se comporter de la même façon que ceux observés précédemment.

Les chercheurs ont indiqué que l’énergie émise par le cocon dans les premiers jours de l’hypernova était supérieure à celle du GRB, ce qui implique que le jet a déposé la majeure partie de son énergie dans le cocon. Ces résultats démontrent que les jets sont en effet la raison pour laquelle certaines hypernovas ne semblent pas être associées à des GRB.

Les chercheurs ont noté que les résultats avaient des conséquences intéressantes sur la manière dont les modèles d’explosion de supernovas et d’hypernovas seront construits à l’avenir.

Le jet joue un rôle important lors de l’effondrement du noyau

« Alors que, dans le modèle standard des supernovas, l’effondrement du noyau conduit à des explosions quasi sphériques, la preuve d’une telle émission énergétique produite par le cocon suggère que le jet joue un rôle important lors de l’effondrement du noyau, ce qui signifie que nous devrons en tenir compte dans nos modèles d’explosion de supernovas », explique Izzo.

Source : Cosmos Magazine
Crédit photo : Pixabay

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