Dis, tonton, c’est quoi une supernova ?

Histoire Torticolis-têteenlair Publié le 7 juillet 2021 - par - 12 commentaires

Cher ami à la fois patriote et passionné d’astronomie, mettons les choses au point. Une supernova est un événement extrêmement rare. Sa rareté est à l’image de son gigantisme et de sa violence plus que cataclysmique quand il s’en réalise une.

Définition d’une supernova

Une supernova, c’est l’ensemble des phénomènes qui résultent de l’implosion d’une étoile en fin de vie, Cette brève explosion est gigantesque, cataclysmique, et s’accompagne, pendant un temps, d’une lumière fantastiquement grande qui peut briller plus vivement qu’une galaxie entière composée de centaines de milliards d’étoiles. Tout ceci se situe, bien évidemment, en dehors du Système solaire.

Vue depuis la Terre, une supernova apparaît donc souvent comme une étoile nouvelle, alors qu’elle correspond en réalité à la disparition d’une étoile.

Les supernovas sont des événements rares à l’échelle humaine : leur taux est estimé à environ une à trois par siècle dans la Voie lactée.

Rôle des supernovas dans l’histoire de l’Univers

Les supernovas ont eu et jouent encore un rôle essentiel dans l’histoire de l’Univers, car c’est lors de son explosion en supernova que l’étoile libère les éléments chimiques qu’elle a synthétisés au cours de son existence – et pendant l’explosion même – pour être diffusés dans le milieu interstellaire. De plus, l’onde de choc de la supernova favorise la formation de nouvelles étoiles en provoquant ou en accélérant la contraction de régions du milieu interstellaire.

Principe de la création de l’existence d’une supernova

Le processus à l’origine d’une supernova est extrêmement bref : il dure quelques millisecondes. Quant au phénomène lumineux rémanent, il peut durer plusieurs mois. Au maximum de luminosité de l’explosion, la magnitude absolue de l’astre peut atteindre -191, magnitude rarement rencontrée dans l’univers, ce qui en fait un objet plus lumineux de plusieurs ordres de grandeur que les étoiles les plus brillantes : pendant cette période, la supernova peut « rayonner plus d’énergie » (et donc avoir une puissance plus grande) qu’une, voire plusieurs galaxies entières. C’est la raison pour laquelle une supernova se produisant dans notre propre galaxie, voire une galaxie proche, est souvent visible à l’œil nu, même en plein jour. Plusieurs supernovas historiques ont été décrites à des époques parfois très anciennes ; on interprète aujourd’hui ces apparitions d’« étoiles nouvelles » comme étant des supernovas.

Les différents mécanismes des supernovas

Il existe trois mécanismes en réalité assez distincts qui produisent une supernova :

  1. le premier résulte de l’explosion thermonucléaire d’un cadavre d’étoile appelé naine blanche. Ce mécanisme est appelé supernova thermonucléaire
  2. le second de l’implosion d’une étoile massive qui est encore le siège de réactions nucléaires au moment de l’implosion. Cette implosion est responsable de la dislocation des couches externes de l’étoile. Ce second mécanisme est appelé supernova à effondrement de cœur.
  3. le troisième mécanisme est encore tout à fait incertain, mais s’apparentant au second. Il est susceptible de se produire au sein des étoiles les plus massives. Il est appelé supernova par production de paires.

Historiquement, les supernovas étaient classifiées suivant leurs caractéristiques spectroscopiques. Cette classification est peu pertinente d’un point de vue physique. Seules les supernovas dites de type Ia (prononcer « 1 a ») sont thermonucléaires, toutes les autres étant à effondrement de cœur.

La matière expulsée par une supernova s’étend dans l’espace, formant un type de nébuleuse appelé rémanent de supernova. La durée de vie de ce type de nébuleuse est relativement limitée, la matière étant éjectée à très grande vitesse (plusieurs milliers de kilomètres par seconde), le rémanent se dissipe relativement vite à l’échelle astronomique, en quelques centaines de milliers d’années. La nébuleuse de Gum ou les dentelles du Cygne sont des exemples de rémanents de supernova dans cet état très avancé de dilution dans le milieu interstellaire. La nébuleuse du Crabe est un exemple de rémanent jeune : l’éclat de l’explosion qui lui a donné naissance a atteint la Terre, il y a moins de mille ans.

 

On distingue essentiellement deux grandes familles de supernovae : les SN II et les SN Ia

– Les SN II se produisent lorsque des étoiles massives dépassant environ 8 à 10 masses solaires ont épuisé leur combustible nucléaire. Cela provoque l’effondrement gravitationnel du cœur dont la force de gravité n’est plus contrebalancée par la pression des radiations libérées par les réactions thermonucléaires. Selon un scénario encore mal compris, une grande quantité d’énergie est libérée et éjecte les couches externes de l’étoile pour ne laisser qu’une étoile à neutrons ou, dans les cas extrêmes, un trou noir.

– Les SN Ia se produisent dans un système binaire qui contient au moins une naine blanche. Il est probablement juste de dire que bien des manuels d’astrophysique vieux d’au moins dix ans expliquent l’origine des supernovae SN Ia avec une naine blanche accrétant de la matière jusqu’à atteindre la fameuse masse limite de Chandrasekhar ( = limite valant 1,4 fois la masse du Soleil, elle indique la masse maximale qu’une étoile, ayant épuisé ses réserves de carburant thermonucléaire et étant devenue une naine blanche, peut atteindre sans devenir une étoile à neutrons ou s’effondrer en trou noir). On sait en effet que les étoiles de la Voie lactée évoluent majoritairement en couple. Beaucoup sont moins massives que le Soleil, et comme lui, elles finiront leur vie paisiblement sous forme de naine blanche. En théorie du moins, car si elles font partie d’un système binaire contenant une étoile n’étant pas encore arrivée au même stade d’évolution, leur destin peut être bien plus spectaculaire. Ainsi, si elles sont suffisamment proches d’une géante rouge ( = étoile de grandes dimensions, de forte luminosité, ayant subi un effondrement gravitationnel de sa partie centrale et une dilatation des parties extérieures), ou même d’une étoile encore sur la séquence principale, les forces de marée de la naine blanche peuvent être telles qu’un transfert de matière de l’étoile à la naine se produit, augmentant sa masse.

Lorsque celle-ci atteint 1,4 masse solaire, les lois de la mécanique quantique et de la relativité restreinte la rendent inévitablement instable et elle doit s’effondrer. Le processus enclenche surtout des réactions thermonucléaires de fusion du carbone et de l’oxygène et une explosion se produit alors, soufflant toute l’étoile.

Comme cette explosion se fait à masse constante, sa luminosité intrinsèque doit faiblement varier. Celle-ci étant très importante, les SN Ia sont donc de bons indicateurs de distance pour sonder l’Univers observable et étudier son expansion à des milliards d’années-lumière de la Voie lactée. Ce sont précisément ces propriétés qui ont permis à Saul Perlmutter et ses collègues de mettre en évidence l’expansion accélérée du cosmos observable.

On pense maintenant que beaucoup de SN Ia seraient des collisions de naine blanche.

Il est à noter qu’aucune supernova n’avait été observée dans notre galaxie, la Voie lactée, depuis l’invention du télescope. La plus rapprochée observée depuis était SN 1987A, survenue dans une galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan.

Mais le 20 septembre 2016, un astronome amateur argentin Victor Buso a eu une chance extraordinaire, d’assister en direct à la naissance d’une supernova. En effet, l’apparition d’une supernova est aussi rare qu’imprévisible. Il avait moins de chance d’assister à un tel phénomène que de gagner le jackpot à l’Euromillions ! Venant de s’acheter un nouveau télescope de 400 de diamètre avec appareil photo, il choisit d’observer, au hasard et pour s’amuser, la galaxie NGC 613 situés à environ 80 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation du Sculpteur.

L’extraordinaire cliché de l’explosion d’une étoile massive arrivée en fin de vie par l’apparition d’une supernova (ci-dessous, entourée d’un cercle rouge). Victor Buso, depuis son observatoire situé en Argentine, est le premier à enregistrer la lumière d’un tel événement moins de 3 heures après.  Une autre supernova avait été détecté dans ses premières heures en 2013, mais pas de manière aussi précoce. Idem en 2006.

Les données recueillies par la suite ont pu faire évaluer la masse initiale de l’étoile avant sa disparition comme étant environ 20 fois la masse du Soleil.

Les chercheurs ont également pu observer une augmentation spectaculaire de la luminosité de la supernova, « en moins d’une demi-heure, l’objet avait multiplié sa luminosité par 3 », selon un communiqué de l’Université française Paris Diderot.

Ce qui pourrait correspondre à l’émergence d’une vague lumineuse, une onde de choc explosive à la surface de l’étoile, déjà prédite par des modèles mais jamais observée. « L’onde de souffle de l’explosion émerge de la surface stellaire, après avoir traversé l’intérieur de l’étoile de façon supersonique. A ce moment précis, une énorme quantifié de lumière est violemment libérée dans un flash lumineux », précise le communiqué.

Professeur Têtenlair

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12 Commentaires
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Sergio
Sergio
il y a 3 mois

C’est très passionnant mais très difficile à comprendre pour moi. L’univers me passionne, m’intrigue, me fascine et parfois me fait poser cette question : comment cela a-t-il été fait ??

Le sacristain
Le sacristain
il y a 3 mois
Reply to  Sergio

LIVRE DE LA GENÈSE

01 Au commencement, Dieu créa le ciel et la terre.
02 La terre était vide et vague, les ténèbres étaient au-dessus de l’abîme et le souffle de Dieu planait au-dessus des eaux.( à noter l’aspect indéfini de la matière au 1er matin du monde).
03 Et Dieu dit : « Que la lumière soit. » Et la lumière fut. ( le Big Bang?)
04 Dieu vit que la lumière était bonne, et Dieu sépara la lumière des ténèbres.
( ajustement de la matière primitive dans tout l’Univers à commencer par la lumière et la matière noire …)
05 Dieu appela la lumière « jour », il appela les ténèbres « nuit ». Il y eut un soir, il y eut un matin : premier jour. ( mise en mouvement de la terre et de tous les astres de l’univers)
06 Et Dieu dit : « Qu’il y ait un firmament au milieu des eaux, et qu’il sépare les eaux. »
07 Dieu fit le firmament, il sépara les eaux qui sont au-dessous du firmament et les eaux qui sont au-dessus. Et ce fut ainsi.
08 Dieu appela le firmament « ciel ». Il y eut un soir, il y eut un matin : deuxième jour.

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Le sacristain

Oui, Le sacristain, tu as raison de citer le Livre de la Genèse. Je suis chrétien, et je crois à la symbolique de ce livre pour la création du Monde.
Mais je ne suis pas sûr que tu réussiras à convaincre grand monde sur l’origine de l’univers en citant ces extraits.
Comme je l’ai répondu à la même personne à laquelle tu réponds, Sergio, je pense qu’il y a derrière tout cela un Dieu qui a tout lancé, l’évolution faisant le reste. Maintenant de quel Dieu s’agit-il, comment est-il, ou est-il, que fait-il, etc.… pour les personnes qui y croient, dont je fais parti, à chacune d’entre elles d’essayer de répondre à ces dernières questions.

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Sergio

Bonjour Sergio,

Merci de l’intérêt que tu portes à mon modeste article. Surtout ne t’inquiète pas, toutes les notions de l’univers essentiellement celles du ciel profond (c’est-à-dire en excluant le système solaire dont les planètes) sont difficiles à comprendre au début.
Au début, ces notions se mélangent toujours en les découvrant. Il faut un peu de temps pour commencer à cerner les choses.
D’autant plus que l’article d’aujourd’hui porte sur les supernovas, qui est une notion assez difficile à comprendre en première intention.
D’une façon générale je fais des articles plus simples à comprendre avec des photos qui nous permettent de nous émerveiller. Mais il arrive parfois que même si les photos sont magnifiques ce qui est le cas ici, les explications sont parfois un petit peu plus techniques.
Continue de t’intéresser à l’univers, tu cerneras petit à petit les choses, et tu vas sentir une passion sans limite monter en toi.

Comment cela a-t-il été fait ? A titre personnel, je suis persuadé qu’à la base, de la base, de la base, il y a eu intervention d’un Dieu. Lequel, comment est-il, comment les hommes l’imaginent t-il, qui est-il, je n’en sais rien. Mais il a lancé le début de l’univers. Ensuite tout n’a été qu’évolution et est encore évolution. C’est mon point de vue.

Argo
Argo
il y a 3 mois

Cher professeur, encore une fois, du tonnerre! Petite question d’un profane : le big-bang ne serait-il pas le fait de l’explosion d’une gigantesque étoile? Cette question peut sembler farfelue, mais enfin, je la pose quand même. Merci encore pour ce cours, richement documenté.

Le sacristain
Le sacristain
il y a 3 mois
Reply to  Argo

D’après ce que je sais l’Univers tout entier était à l’origine contenu (et comprimé) dans un point grand comme un atome jusqu’à ce que Dieu décide de libérer toute cette énergie sous forme de Big Bang. Que celui qui peut comprendre comprenne !

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Le sacristain

Je vois exactement les choses comme cela, même si, comme je l’ai dit dans un autre post de ce forum, les scientifiques ne peuvent pas concevoir une intervention de Dieu à un moment ou un autre. Ce qui est à mon avis une erreur bien évidemment.

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Argo

Merci mon ami Argo, de l’intérêt que tu portes à mon modeste article. Et tu as toujours le don de doubler mon travail en posant des questions loin d’être évidente ! Mais je double avec grand plaisir ! 😊
Tout d’abord, à préciser qu’en sciences et en astronomie, il n’y a jamais de question bête, ni enfantine, ni farfelue. C’est bien souvent d’ailleurs ce type de questions qui sont à l’origine de bien des découvertes. Le questionnement doit être l’ADN du scientifique ou de l’astronome. Sinon il n’est plus bon qu’à rentrer chez lui et se coucher !
« Le big-bang est-il le résultat de l’explosion d’une gigantesque étoile ? » D’après les explications des scientifiques, cela n’est pas possible. Car les étoiles ont été créées après le big-bang dans la formation de l’univers. Les étoiles naissent dans les nébuleuses, et les nébuleuses sont le fruit d’évolution de l’univers.

Andre Lefebvre, de l’Université du Québec à Montréal, a étudié cette question.
Voici son raisonnement. Il est curieux, innovant, mais j’avoue qu’il ne me déplait pas.

« Si l’univers prends continuellement de l’expansion, c’est parce que l’espace augmente continuellement sa quantité et non sa vitesse. Même un ballon qui gonfle augmente constamment la quantité d’espace qu’il contient (aussi longtemps qu’il continue de gonfler, évidemment).
Donc, l’univers étant « tout ce qui existe », se doit continuellement d’augmenter son volume « d’espace » au cours du temps.
Ce qui nous indique que l’espace augmente son volume pendant que le temps s’écoule.
L’espace et le temps sont donc deux choses différentes. Le premier est un « volume » en expansion (ou un « mouvement » dans toutes les directions) tandis que le second est un « trajet » (ou un « mouvement » dans une seule direction).
Ces deux « mouvements » appartiennent à l’univers, tout simplement parce que l’univers n’est pas de « l’énergie », mais est plutôt un « état énergétique ».
Et un « état énergétique » est la conséquence « d’énergie ».
Le mot « conséquence » nous indique qu’avant l’existence de cet « état énergétique », se devait d’exister « l’énergie » qui en fut responsable.
La preuve est que l’état énergétique de l’univers est un « invariant »; il ne se tarie pas (ne diminue pas et n’augmente pas).
De sorte que l’énergie a dû se « développer » avant l’apparition de « l’espace universel » et a cessé de s’accumuler suite à cette apparition.
À moins que vous « croyiez » que l’énergie n’a eu aucun début; mais alors il vous faudra expliquer comment on puisse actuellement s’approcher d’aussi prêt du Zéro kelvin sans jamais pouvoir l’atteindre.
Zéro Kelvin n’est pas une « température »; il est une « absence » de température; autrement dit une absence « d’énergie manifestée ». Et on ne peut pas obtenir un « état » moins que « zéro énergie » pour y transférer la dernière portion de « température » afin d’accéder au zéro Kelvin, absence de température.
Donc, pour accumuler de l’énergie, il fallut du « temps ». Ce qui nous indique que le « temps » apparut avant « l’espace ».
Le Big-bang étant l’apparition de l’espace, il devient évident que la réponse à votre question est: l’énergie.
C’est donc l’énergie accumulée avant le Big-bang qui fut responsable de celui-ci. »

Argo
Argo
il y a 3 mois
Reply to  Cachou

J’ai toujours pensé que cette énergie pouvait être de nature spirituelle et matérielle contenant en germe tout le plan de construction et de création de l’univers. C’est à dire Dieu, qui a impulsé le Big-Bang créateur. Mais là, on n’est plus dans la science mais dans la spéculation théologique. Je garde en mémoire mes cours de chimie et ce qu’a dit Lavoisier : rien ne se perd, tout se transforme. Donc la matière est éternelle, tout en subissant des transformations. Je n’arrive pas à concevoir une chose qui n’a pas de commencement. Je repense à la réponse que m’a fait un prêtre au petit séminaire : vous ne pouvez concevoir l’éternité parce que vous êtes un être borné par la durée, vous avez un commencement, une fin. Je n’ai jamais oublié, mais je n’ai jamais pu résoudre ce paradoxe. Quand je pense à tout ça, ça me donne le vertige! À quand le prochain cours?

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Argo

Il est politiquement correct dans le milieu astronomique de nier farouchement l’existence de Dieu. Dieu ne peut-être qu’incompatible car il ne rentre « aucunement » dans le raisonnement scientifique humain.
Je crois que les spécialistes font cette erreur par orgueil. Tout individu sait parfaitement que nous ne trouverons JAMAIS l’origine de l’univers. À chaque fois que nous remonterons le temps, là où nous arriverons, ce sera un point de départ pour l’univers mais nous n’aurons toujours aucune explication de l’existence de ce point de départ, si ce n’est qu’il sera la résultante d’une évolution d’un autre point de départ, et ainsi de suite.
Actuellement nous en sommes au big-bang qui s’est passé il y a un peu moins de 14 milliards d’années, mais aucune explication avant.
Je crois que l’humilité d’un chercheur, sur cette question précise, et de reconnaître que le départ quel qu’il soit et à n’importe quel moment qu’il fut ne peut venir que d’un Dieu.
Concernant l’énergie, actuellement je travaille à titre personnel sur la Matière noire et l’Energie Sombre. J’en ferai un article sur RR le moment venu.

Antiislam
Antiislam
il y a 3 mois

Bonjour,

Merci pour cet article !

Cachou
Éditeur
Cachou
il y a 3 mois
Reply to  Antiislam

Merci, ami de ta gentillesse.

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