Explosions stellaires

Dans le ciel, cette semaine…

  • Jupiter brille toujours en soirée, dans la partie sud-ouest du firmament. Uranus n’est pas loin, mais vous ne verrez la planète qu’avec un télescope.
  • Saturne apparaît vers minuit et Vénus vers 4 h.
  • La Lune entrera dans son premier quartier le 12 janvier.

Ken Tapping, le 12 janvier 2011

Depuis quelques semaines, les revues astronomiques du monde entier titrent en manchette la découverte d’une nouvelle supernova – la mort explosive d’une étoile géante – par une fillette de 10 ans du Nouveau-Brunswick. L’étoile se trouve dans une galaxie située à 240 millions d’années-lumière de nous. L’accessibilité des relevés venant des principaux observatoires et la très grande qualité de l’équipement à la disposition des astronomes amateurs font en sorte que ces derniers continuent de jouer un rôle majeur dans l’avancement de l’astronomie.

Les étoiles brillent à cause de la fusion nucléaire, c’est-à-dire parce qu’elles combinent les éléments légers pour en faire de plus lourds. Partant de l’hydrogène issu du nuage qui lui a donné naissance, l’étoile tire de l’énergie en fabriquant de l’hélium et d’autres éléments légers. Quand le combustible s’amenuise, il y a refroidissement du cœur de l’étoile, qui se contracte, ce qui relève la température dans le cœur. Si la hausse de température est suffisante, les sous-produits de la production antérieure d’énergie se fusionnent à leur tour en éléments plus lourds, ce qui libère plus d’énergie. Les étoiles de petite taille comme le Soleil n’iront pas loin sur cette route. Leurs réserves s’épuiseront tôt ou tard et elles expulseront leurs couches extérieures dans l’espace pour devenir des naines blanches qui s’éteindront très lentement.

Vestiges de la supernova de Kepler. Image composite : rayons X, lumière visible et infrarouge. Crédit : Photo - NASA/ESA/JHU/R. Sankrit et W. Blair

Vestiges de la supernova de Kepler. Image composite : rayons X, lumière visible et infrarouge. Crédit : Photo - NASA/ESA/JHU/R. Sankrit et W. Blair

Une étoile assez massive pour parvenir au point où elle produira du fer connaîtra un sort différent. En effet, on ne peut contraindre le fer à libérer de l’énergie en se transformant en éléments plus lourds. Le fer a besoin d’énergie pour engendrer un autre élément. L’étoile qui arrive à ce stade est donc condamnée. Une fois ses réserves de combustible épuisées, elle recourra à la solution qui a déjà fonctionné antérieurement, en l’occurrence se contracter pour augmenter la température du cœur. Cette fois, cependant, les conséquences seront catastrophiques.

Relancer la production d’énergie en augmentant la température du cœur pose des problèmes. En effet, quand la température monte, il en va autant de la quantité d’énergie perdue avec la production des neutrinos que libère l’étoile. Le coup de grâce survient quand le fer présent dans le cœur de l’astre atteint une certaine température : cet élément redevient de l’hélium ou d’autres éléments plus légers. Et il tire l’énergie nécessaire pour cela en refroidissant le cœur, ce qui supprime la pression grâce à laquelle l’étoile demeurait entière. Celle-ci s’effondre puis éclate, donnant une des plus violentes explosions connues dans l’Univers contemporain : une supernova. Pendant un court moment, la lumière de l’explosion surpassera celle combinée des milliards d’autres étoiles de sa galaxie. C’est durant cette explosion que se forment les éléments lourds comme le plomb, l’or, l’argent, le platine et l’uranium. Mêlés à ceux que l’étoile a créés pendant sa vie, ces éléments sont projetés dans l’espace où ils enrichiront les nuages interstellaires de gaz et de poussières, ce qui pourrait en déclencher la contraction, donc la formation de nouvelles étoiles.

Les supernovas sont intéressantes en soi. Cependant, elles ont une autre importante application. Comme il est possible d’estimer assez précisément l’énergie qu’elles libèrent, on peut également évaluer la luminosité de l’explosion. En mesurant celle-ci, on peut donc estimer la distance qui nous en sépare, et qui nous sépare de sa galaxie. D’où l’utilité de découvrir des supernovas dans de lointaines galaxies. Ces phénomènes deviennent en quelque sorte une règle avec laquelle on mesure l’Univers à des distances où pas grand-chose d’autre ne donnerait de résultats.

Ken Tapping est astronome à l’Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches, à Penticton (C.-B.), V2A 6J9.

Téléphone : 250-497-2300
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Courriel : ken.tapping@nrc-cnrc.gc.ca

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