Étudier le monde des explosions cosmiques
Chaque feu d’artifice est différent, il en va de même pour les explosions cosmiques. «Il s’avère que les étoiles explosent de différentes manières, en effet chaque type d’étoile explose de façon unique», explique Avishay Gal-Yam, astrophysicien à l’Institut Weizmann des sciences. Avec le soutien du projet Fireworks, financé par l’UE, Avishay Gal-Yam et son équipe ont plongé dans le monde des explosions cosmiques, des travaux qui ont conduit à la découverte d’un nouveau type d’explosion de supernova. Cette étoile explosive, première du genre, dont on pensait auparavant qu’elle n’existait qu’en théorie, est issue de la mort d’une étoile massive de type Wolf-Rayet. Selon Avishay Gal-Yam, l’analyse spectroscopique de la lumière émise par l’explosion a permis de découvrir des signatures spectrales associées à des éléments spécifiques. Les chercheurs ont ainsi pu montrer que l’explosion contenait des atomes de carbone, d’oxygène et de néon, ce dernier élément n’ayant été observé de cette manière dans aucune supernova à ce jour. L’équipe a également constaté que la matière qui émettait le rayonnement cosmique ne participait pas elle-même à l’explosion, mais provenait plutôt de l’espace entourant l’étoile volatile. Cela a renforcé leur hypothèse en faveur de vents forts qui ont participé à la destruction de l’enveloppe extérieure de l’étoile. «Bien que nous ne puissions pas savoir à ce stade si toutes les étoiles Wolf-Rayet finissent leur vie dans une explosion, et il se peut que certaines d’entre elles s’effondrent tranquillement dans un trou noir, une chose est sûre, cette étoile n’a pas subi l’effondrement “silencieux” souvent évoqué dans le passé», ajoute Avishay Gal-Yam.
Étudier les explosions cosmiques peu après leur déclenchement
Le projet Fireworks, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche (CER), a également été l’un des premiers à étudier les explosions cosmiques peu de temps après leur déclenchement. Dans un cas, l’équipe a même été témoin d’une explosion d’étoile trois heures seulement après les faits. Selon Avishay Gal-Yam, ce timing a permis aux chercheurs d’observer les débris et de comprendre ce qui s’est passé juste avant le phénomène. «Non seulement nous avons appris que la plupart des étoiles massives explosent à l’intérieur d’épais nuages de gaz, mais nous avons également pu mesurer la taille et la composition de l’étoile avant l’explosion», explique-t-il. Les chercheurs ont par ailleurs contribué à la découverte et à la caractérisation d’une nouvelle classe d’explosions cosmiques. Parfois appelées phénomènes transitoires à évolution rapide (RET pour «rapidly evolving transients»), ces explosions sont uniques en raison de l’évolution rapide qui les caractérise.
Perturbations dues aux marées et particules neutrinos de haute énergie
Le projet a aussi contribué à la découverte d’un lien possible entre les événements de rupture par effet de marée, lorsqu’une étoile est déchirée par un trou noir, et la détection de particules neutrinos de haute énergie. L’Observatoire austral européen (ESO) a observé un tel événement, au cours duquel les forces gravitationnelles extrêmes d’un trou noir supermassif ont déchiré une étoile semblable au soleil qui avait eu la malchance de s’en approcher de trop près. Cela a déclenché le phénomène de rupture par effet de marée, au cours duquel l’étoile a été «spaghettifiée». Selon un communiqué de presse de l’ESO, les chocs et les débris entrant en collision ainsi que la chaleur générée par l’accrétion ont conduit à une explosion lumineuse. Il est également possible que le phénomène ait produit des particules de neutrinos à haute énergie. «Cela a donné à l’événement l’apparence d’une explosion de supernova très brillante, même si l’étoile n’aurait pas pu devenir une supernova par elle-même en raison d’un manque de masse», ajoute Avishay Gal-Yam. L’équipe de chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences prévoit de poursuivre ses recherches sur les explosions cosmiques dans un nouvel observatoire en Israël et lors de la prochaine mission spatiale ULTRASAT.
Mots‑clés
Fireworks, étoiles, explosions cosmiques, supernova, rayonnement cosmique, étoiles massives, rupture par effet de marée, trou noir, énergie, particules de neutrinos, Observatoire austral européen
