Une hypernova rare détectée pour la première fois aux frontières de la Voie lactée

Des astronomes ont récemment annoncé la découverte d’un astre étoile à la composition très inhabituelle, s’étant vraisemblablement formé dans le sillage d’un nouveau type d’hypernova. Une explosion stellaire dix fois plus énergétique qu’une supernova.

Une astre à la composition inhabituelle

Tout commence avec une étoile appelée SMSS J200322.54-114203.3, se trouvant dans le halo de la Voie lactée, à 7 500 années-lumière environ. Semblant extrêmement vieux, l’astre fait partie de la deuxième génération d’étoiles nées dans l’Univers, datant d’environ 13 milliards d’années.

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Les études astronomiques ont révélé que l’étoile présentait une très faible teneur en métaux par rapport à ses contemporaines (bien qu’au sens astronomique du terme, le terme « métal » signifie essentiellement « tout ce qui est plus lourd que l’hélium »). Bien que cela soit assez inhabituel en soi, le plus étrange est que l’étoile présente des niveaux très élevés d’éléments plus lourds comme le zinc, l’uranium, l’europium et peut-être l’or.

« L’étoile que nous examinons a un rapport fer/hydrogène environ 3 000 fois inférieur à celui du Soleil, ce qui signifie qu’elle est très rare : ce que nous appelons une étoile extrêmement pauvre en métaux », explique David Yong, auteur correspondant de l’étude. « Cependant, le fait qu’elle contienne des quantités beaucoup plus importantes que prévu de certains éléments plus lourds signifie qu’elle est encore plus rare. Une véritable aiguille dans une botte de foin. »

Des données suggérant une explosion stellaire cataclysmique

La toute première génération d’étoiles était principalement composée d’hydrogène et d’hélium. Les éléments plus lourds n’ont été produits qu’après que ces astres ont vécu leur vie, sont devenus des supernovas et se sont effondrés en étoiles à neutrons ou en trous noirs. Lorsque ces étoiles à neutrons entrent en collision et fusionnent, elles peuvent produire encore plus d’éléments plus lourds et les libérer dans le cosmos.

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La seconde génération d’étoiles (dont certaines, comme J200322.54, existent encore aujourd’hui) est née dans un environnement qui contenait désormais des éléments plus lourds et, à ce titre, des traces y ont été incorporées. Mais dans ce cas, une fusion d’étoiles à neutrons n’aurait pas produit suffisamment de ces éléments pour expliquer la composition de cette étoile.

Pour cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature, les astronomes ont donc examiné une autre possibilité : une explosion stellaire hypothétique bien plus importante qu’une supernova classique. L’équipe a constaté que l’abondance de ces éléments correspondait à ce qui serait éjecté d’une étoile de la masse de 25 Soleils en hypernova. D’après leurs calculs, l’étoile d’origine aurait dû tourner très rapidement et posséder un champ magnétique très puissant. J200322.54 se serait formée dans la foulée.

Une probable source importante d’éléments lourds dans l’Univers primitif

« Nous avons découvert les premières preuves observationnelles directes de l’existence d’un autre type d’hypernova produisant tous les éléments stables du tableau périodique en une seule fois, à savoir une explosion avec effondrement du noyau d’une étoile massive fortement magnétisée tournant très vite » détaille Chiaki Kobayashi, co-auteur de l’étude. « C’est la seule chose qui explique de tels résultats. »

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La nouvelle recherche suggère qu’un tel mécanisme pourrait avoir été une source importante d’éléments lourds dans l’Univers primitif, et l’étude d’autres étoiles aux compositions étranges permettra d’en apprendre davantage à ce sujet.