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Le ciel nocturne réserve parfois des surprises fulgurantes. Lorsque les étoiles explosent, elles le font avec un panache qui varie en intensité et en importance. Jadis toutes catégorisées sous l’appellation « nova », ces phénomènes comprennent aujourd’hui les novas, supernovas, hypernovas et kilonovas. Chacun de ces termes correspond à un type spécifique d’explosion stellaire, ayant des implications différentes pour la compréhension de l’Univers.
La subtile nova
Contrairement à ce que son nom pourrait suggérer, une nova n’est pas une nouvelle étoile. Le terme « nova » provient du latin nova stella, signifiant « nouvelle étoile ». Cette dénomination a été popularisée par l’astronome Tycho Brahe lorsqu’en 1572, une lumière soudaine a percé le voile nocturne. Depuis lors, la connaissance accrue des objets célestes a donné lieu à une classification plus nuancée, distinguant notamment les supernovas des novas en fonction de leur luminosité intrinsèque.
En réalité, une nova est un système binaire composé d’une naine blanche et d’une géante rouge. La naine blanche, étant la phase finale d’une étoile comme notre Soleil, extrait graduellement de la matière de sa compagne, la géante rouge. Ce processus conduit à une accumulation de matière sur la naine blanche, qui finit par déclencher une réaction nucléaire explosive.
Les novas se produisent parfois de manière cyclique, notamment lorsque l’orbite entre la naine blanche et la géante rouge est excentrique, permettant des transferts de matière à des intervalles spécifiques. L’éclat résultant peut être visible depuis la Terre, comme c’est le cas avec T Coronae Borealis, une étoile qui devrait illuminer le ciel dans un avenir proche.
La spectaculaire supernova
Si une nova est déjà impressionnante, une supernova est un spectacle céleste sur une tout autre échelle. Plusieurs types de supernovas existent, chacun résultant de mécanismes différents. On distingue généralement les supernovas de type Ia, qui impliquent également une naine blanche dans un système binaire. Dans ce cas, la naine blanche accumule suffisamment de matière pour dépasser la limite de Chandrasekhar de 1,44 masse solaire, ce qui conduit à une explosion cataclysmique.
Les autres types de supernovas, notamment les types Ib, Ic et II, proviennent de l’effondrement gravitationnel des cœurs d’étoiles massives. Ces étoiles ont épuisé leur carburant nucléaire et ne peuvent plus résister à l’attraction gravitationnelle, entraînant un effondrement du cœur et une explosion massive. Ce processus libère d’énormes quantités d’énergie et peut même être visible à travers des galaxies entières.
Hypernova, une supernova surdimensionnée
Les hypernovas sont des explosions stellaires qui découlent du même processus que les supernovas, mais sont au moins dix fois et parfois même 100 fois plus lumineuses. Ces géantes sont issues d’étoiles de plus de 30 masses solaires qui subissent un effondrement du cœur et sont souvent associées à de longs sursauts de rayons gamma.
Ces explosions massives jouent un rôle important dans la formation de trous noirs stellaires qui pourraient émettre des jets de particules à des vitesses proches de celle de la lumière, ressemblant ainsi à des copies miniatures des trous noirs supermassifs situés au centre des galaxies. Toutefois, la frontière entre une supernova et une hypernova est encore débattue au sein de la communauté scientifique.
La mystérieuse kilonova
La plus récente addition à cette famille d’explosions stellaires est la kilonova. Observées pour la première fois en 2017, les kilonovas sont causées par deux étoiles à neutrons en orbite l’une autour de l’autre, dont les orbites dégénèrent jusqu’à ce qu’elles entrent en collision. Cette collision libère d’énormes quantités d’énergie sous forme d’ondes gravitationnelles et de rayons gamma.
Les étoiles à neutrons sont rares et ne sont produites que lorsque des étoiles trop petites pour devenir des trous noirs subissent l’effondrement du cœur d’une supernova. Bien entendu, il est encore plus rare que deux étoiles soient si proches l’une de l’autre pour qu’elles entrent en collision. Les kilonovas sont d’une importance capitale dans la formation d’éléments lourds et, sans elles, l’Univers manquerait de matériaux essentiels à l’évolution technologique et même à l’existence humaine.
La compréhension de ces phénomènes est cruciale non seulement pour la science astronomique, mais aussi pour la compréhension globale de l’Univers. Chaque type d’explosion stellaire nous enseigne quelque chose de nouveau sur la formation d’éléments, la dynamique galactique, et même les conditions nécessaires à la vie.
Par Eric Rafidiarimanana, le
Source: IFL Science