Les supernovae


Une explosion de supernova

Si le noyau de fer au centre d’une supergéante est incapable de produire de l’énergie par réactions nucléaires, il doit en créer par contraction, en transformant son énergie gravitationnelle. C’est donc un effondrement final de l’ensemble de l’étoile qui commence.

Comme nous allons le voir plus loin, l’étoile va alors subir un ensemble de réactions qui vont transformer toute la matière de son noyau en neutrons. Ces particules donnent naissance à une nouvelle pression de dégénérescence qui stoppe la contraction du noyau et rend celui-ci très rigide.

Mais les autres couches de l’étoile sont toujours en train de s’effondrer. Elles atteignent la surface du noyau incompressible, s’y écrasent très violemment et rebondissent. Apparaît alors une formidable onde de choc qui va s’éloigner du noyau stellaire et tout balayer sur son passage.

L’enveloppe de l’étoile est complètement soufflée. Sa matière est éjectée vers le milieu interstellaire à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde. Du fait de l’incroyable quantité d’énergie libérée, l’étoile se met à briller comme 200 millions de soleils, parfois autant qu’une galaxie tout entière. Une supernova vient de naître.

Messier 1

La nébuleuse du crabe (Messier 1) à 6000 années-lumière. Il s’agit du résidu d’une explosion de supernova observée depuis la Terre en 1054. Au centre se trouve une étoile à neutrons qui tourne sur elle-même 30 fois par seconde. Crédit : ESO/VLT

Des supernovae historiques

Une étoile qui se met à briller autant qu’une galaxie, cela ne passe évidemment pas inaperçu. Une supernova qui exploserait dans le voisinage du Soleil aurait une luminosité apparente si grande qu’elle serait visible en plein jour. Ainsi l’histoire de l’astronomie garde la trace d’une dizaine de supernovae historiques enregistrées, la première mention remontant à l’an 185 de notre ère dans les annales chinoises.

En particulier, les Chinois observèrent en 1054 dans la constellation du Taureau une supernova qui resta visible en plein jour pendant trois semaines. A l’endroit précis qu’ils indiquent, se trouve aujourd’hui la nébuleuse du Crabe, un nuage de gaz et de poussières situé à 6000 années-lumière du Soleil et formé des restes de l’enveloppe déchirée par la supernova de 1054.

C’est dans les contrées asiatiques que l’on trouve les traces historiques les plus anciennes. Les Européens, qui observèrent probablement ces mêmes phénomènes, préférèrent fermer les yeux sur des apparitions qui remettait en cause l’immuabilité des cieux prônée par Aristote. Les deux premières supernovae officiellement observées en Occident furent celles de Tycho Brahe en 1572 et de Johannes Kepler en 1604.

Supernova de Tycho Brahe

Le résidu de la supernova observée par Tycho Brahe en 1572. Cette image a été prise en 2000 par le satellite XMM-Newton dans les rayons X. Crédit : ESA/XMM-Newton/MPIEP Garching

Ces deux supernovae historiques jouèrent un rôle important dans le développement de l’astronomie car elles apparurent à une époque où les esprits étaient plus ouverts. Elles montrèrent aux astronomes de l’époque que les cieux n’étaient pas immuables et que la distinction entre le monde sublunaire et les corps célestes n’était que pure fantaisie.

Deux types de supernovae

Remarquons encore que toutes les supernovae ne s’expliquent pas par l’effondrement d’une étoile massive. Certaines se produisent pour des raisons un peu différentes, au sein d’une étoile binaire. C’est par exemple le cas dans un couple stellaire composé d’une naine blanche et d’une étoile géante.

Si les deux étoiles du couple sont suffisamment proches, la géante peut perdre ses couches externes, qui sont transférées vers la naine et créent un disque d’accrétion autour d’elle. Ce disque va peu à peu alimenter la naine en masse jusqu’à lui faire dépasser la limite de Chandrasekhar. La naine ne peut plus résister à la gravité et elle commence à s’effondrer. Ceci provoque l’ignition de l’étoile, puis, du fait de la nature particulière des naines blanches, conduit à l’explosion et la désintégration de l’astre.

Le résultat est finalement une formidable explosion et une très forte augmentation de la luminosité. Observé de loin, le phénomène est très similaire à celui qui accompagne l’effondrement d’une étoile massive. Pour faire la distinction, on parle alors de supernova de type I, par opposition à celles de type II qui sont le fruit d’un effondrement classique.

Attention à ne pas confondre ce type de supernova avec une nova, qui n’est qu’une explosion à la surface d’une naine blanche, un phénomène beaucoup moins puissant et destructeur.


Page mise à jour le 23 mai 2016 par Olivier Esslinger