Quand les stars meurent, elles ne meurent pas tranquillement mais préfèrent sortir en trombe ! C'est ce qu'on appelle une supernova, qui se produit lorsqu'une étoile a épuisé tout son carburant et subit un effondrement gravitationnel. Dans le processus, les couches externes de l'étoile seront soufflées dans une explosion massive visible à des milliards d'années-lumière. Depuis des décennies, la NASA surveille les galaxies au-delà de la Voie lactée et a détecté de nombreuses supernovas.
Par exemple, au cours des 20 dernières années, le Le télescope spatial Hubble a surveillé la galaxie NGC 5468 - une galaxie spirale intermédiaire située à environ 130 millions d'années-lumière de la Terre dans la constellation de la Vierge. Pendant ce temps, cette galaxie a connu 5 supernovae et, grâce à son orientation (perpendiculaire à la nôtre), les astronomes ont pu étudier cette galaxie et ses supernovae dans des détails glorieux.
Dans certains cas, les étoiles connaissent une supernova vers la fin de leur durée de vie une fois qu'elles ont consommé tout leur hydrogène et leur hélium, connu sous le nom de supernova de type II. Selon la masse de l'étoile, elle laissera soit un résidu connu sous le nom d'étoile à neutrons, soit un trou noir. Cependant, les astronomes ont découvert que dans la plupart des cas, les étoiles deviendraient des supernovae à la suite d'un compagnon binaire 'siphonnant' leur matière.
Vue d'artiste d'une supernova de type II. Crédit : ESO
Ce scénario, connu sous le nom de supernova de type I, se produira lorsque l'une des paires binaires est déjà devenue une supernova et est devenue une étoile à neutrons ou un trou noir. Au fur et à mesure que l'étoile compagnon quitte sa séquence principale et s'étend pour devenir une géante rouge, la force gravitationnelle de la naine blanche/compagnon du trou noir commencera à siphonner la matière de la surface de la géante rouge et l'attirer dans un disque qui s'y accumulera lentement.
Au fil du temps, l'étoile de la Géante Rouge perdra plus de masse au profit de son compagnon qu'elle ne peut en supporter, provoquant une fusion nucléaire incontrôlable dans son cœur qui déclenchera le processus de supernova. Dans les deux cas, l'explosion se traduira par un objet intensément brillant qui brillera temporairement aussi fort que toute la galaxie qui l'héberge.
Dans le cas de NGC 5468, les deux types de supernovae ont été observés au cours des 20 dernières années, notamment SN 1999cp, SN 2002cr, SN2002ed, SN2005P et SN2018dfg. Grâce à l'orientation de la galaxie par rapport à nous, les astronomes ont pu repérer chacun des objets brillants issus de ces cinq supernovae au moment où ils sont devenus visibles.
L'observation de supernovae dans une autre galaxie soulève une question importante. À quelle fréquence les étoiles deviennent-elles des supernovae dans la Voie lactée, et qu'est-ce qui contribue à la vitesse à laquelle les étoiles d'une galaxie deviennent des supernovae ? Qu'il suffise de dire que la Voie lactée ne connaît pas beaucoup de supernovae, du moins pas celles que nos astronomes ont pu observer. En fait, la dernière fois que quelqu'un a vu une supernova dans le ciel était terminée il y a 400 ans !
Une supernova de type Ia se produit lorsqu'une naine blanche accumule la matière d'une étoile compagne jusqu'à ce qu'elle dépasse la limite de Chandrasekhar et explose. Crédit : NASA/CXC/M. Weiss
L'un des témoins de cet événement était le célèbre astronome Johann Kepler. Le 9 octobre 1604, il repéra l'objet brillant dans le ciel depuis son observatoire à Prague et le surveilla inlassablement jusqu'à ce qu'il disparaisse de la vue deux ans plus tard. Ses observations ont été consignées dans un traité intitulé De Stella Nova dans Pede Serpentarii ('La nouvelle étoile au pied du gestionnaire de serpent'), qui a été publié en 1606.
Par la suite connu sous le nom Supernova de Kepler (ou l'étoile de Kepler), l'apparition de cet objet brillant viendrait renforcer les arguments avancés par Galilée pour le modèle héliocentrique . Cependant, il s'agit également de l'exemple le plus récent de supernova observée dans notre galaxie. Depuis lors, une seule supernova s'est produite près de chez nous, ce qui s'est produit en 1987.
Cet événement, connu sous le nom de SN 1987A, était une supernova de type II qui a eu lieu dans le Grand Nuage de Magellan , la galaxie naine située à près de 168 000 années-lumière de la Terre. Une partie du problème est liée à la perspective. On pourrait avoir l'impression qu'observer des supernovae dans notre propre galaxie serait plus facile que de les repérer dans des galaxies lointaines, mais ils auraient tort.
Observer une supernova dans notre galaxie est plus difficile pour la même raison que les astronomes ont plus de mal à évaluer la taille et la densité réelles de la Voie lactée. Bref, on est à l'intérieur ! Puisque nous sommes logés dans le disque de la Voie lactée, il est difficile pour les astronomes de voir les nombreuses étoiles qui habitent également le disque de la galaxie.
Le vestige de la supernova de Kepler, observé avec l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. Crédit : NASA/CXC/NCSU/M.Burkey
Les étoiles plus brillantes et plus proches du système solaire ont tendance à obscurcir celles qui sont plus faibles et plus éloignées. De plus, le renflement au centre de la Voie lactée nous empêche de voir ce qu'il y a de l'autre côté de la galaxie. Par conséquent, il est beaucoup plus difficile d'obtenir une évaluation précise de notre propre galaxie et de ce qui s'y passe.
Heureusement, en 2006, une équipe internationale dirigée par le Institut Max Planck de physique extraterrestre utilisé les données de l'Agence spatiale européenne Satellite intégral pour calculer la fréquence à laquelle les supernovae se produisent. Sur la base de leur analyse, ils ont déterminé qu'une étoile massive explose environ une fois tous les 50 ans dans la Voie lactée en moyenne.
Donc, en d'autres termes, NGC 5468 expérimente en 20 ans ce que la Voie lactée met 250 ans à expérimenter (c'est-à-dire un facteur de douze et demi). On ne peut s'empêcher de se sentir un peu humilié par ce fait. Heureusement, les scientifiques ont une assez bonne idée du moment où la prochaine supernova dans notre galaxie se produira - un système d'étoiles triples situé à 8 000 années-lumière de la Terre.
Ce star system est officiellement désigné 2XMM J160050.7-514245 mais a été surnommé « Apep » par les astronomes (d'après la divinité serpent égyptienne). Parce que ce système est un exemple d'étoile Wolf-Rayet à rotation rapide - constituée d'une grande étoile avec deux compagnons, entourée d'un énorme moulinet de poussière - il devrait produire une rafale de rayons gamma (GRB) de longue durée lorsque il subit un effondrement gravitationnel.
Lorsque le système stellaire deviendra une supernova dans quelques centaines de milliers d'années, ce sera une occasion capitale pour deux raisons. Non seulement ce sera le premier GBR de notre galaxie à être observé par les astronomes, mais il sera également visible assez longtemps pour que les astronomes puissent l'étudier. Espérons simplement que l'humanité ou une de ses ramifications soit là à ce moment-là pour l'apprécier.
Comme toujours, les observations d'autres galaxies de l'Univers nous en disent plus sur la galaxie que nous habitons. Jusqu'au jour où nous pourrons sortir de notre galaxie et la regarder en arrière, nous serons obligés d'avoir une meilleure idée de notre environnement de cette façon.
Lectures complémentaires : Nasa