20/12/2013

Découverte de Deux Supernovae Superlumineuses

Une équipe d'astronomes vient de débusquer deux supernovae parmi les plus brillantes et les plus lointaines jamais enregistrées. Elles se trouvent environ à 10 milliards d'années-lumière pour une luminosité 100 fois supérieure à celle d'une supernova normale! Ces deux supernovae SNLS-06D4eu et SNLS 07D2bv posent question. En effet, le mécanisme qui produit les supernovae, l'effondrement gravitationnel d'une étoile massive, n'est pas à même de produire la luminosité observée...
Leur découverte remonte déjà à quelques années, en 2006 et 2007, mais ces supernovae étaient si bizarres que les astronomes ne comprenaient pas bien ce qu'ils avaient devant les yeux, si il s'agissait bien de supernovae et quelle était leur distance réelle.

SN LS-06D4eu dans sa galaxie hôte (flèche), tous les points de
cette image sont des galaxies, exceptés les 8 gros points avec
des artefacts qui sont des étoiles de notre galaxie en avant plan
 (VLT/University of California)
D. Howell, astronome à l'Université de Californie à Santa Barbara, qui a conduit cette étude dont les résultats sont publiés dans the Astrophysical Journal du 20 décembre, explique qu'au début, ils n'avaient pas la moindre idée de ce que ça pouvait être, ne sachant même pas si les objets se situaient dans notre propre galaxie ou dans une galaxie lointaine. Il ajoute à ce propos : "J'ai montré ces observations lors d'une conférence, et tout le monde était interloqué, personne ne croyait que ce pouvait être des supernovae très distantes, parce que cela signifierait qu'elles auraient une énergie gigantesque, impossible..."

Et pourtant... il s'agit bien de supernovae, d'une nouvelle classe de supernovae, qui sont désormais appelées des supernovae superlumineuses (il y a beaucoup de supers par ici...). C'est grâce à un programme développé sur plusieurs grands téléscopes qu'ont pu être dénichées ces explosions antiques, le CFHT (Canada-France-Hawai Telescope), le VLT (Very Large Telescope), le Keck Telescope et le Gemini Telescope, utilisés dans la traque aux supernovae du Supernova Legacy Survey ( SNLS ).

L'une des deux supernovae, appelée SNLS-06D4eu (ne me demandez pas qui trouve ces noms), est certainement la supernova la plus lointaine et la plus brillante jamais observée.
Ces deux consœurs ont une particularité, elles n'avaient déjà plus du tout d'hydrogène lorsqu'elles ont explosé. Et ce que trouvent les auteurs de cette étude, c'est que ces supernovae superlumineuses trouvent probablement leur extrême énergie grâce à la création d'un magnétar au cours de leur effondrement. Un magnétar est une étoile à neutron possédant un champ magnétique très intense (plusieurs milliers de milliards de fois le champ magnétique de la Terre, pour donner un ordre de grandeur...

Les astrophysiciens américains, anglais et français ont modélisé la mort d'une étoile pour essayer de reproduire les observations. Ils obtiennent l'image suivante : l'étoile ayant explosé était relativement de faible masse, quelques masses solaires seulement, mais composée essentiellement de carbone et d'oxygène, une sorte de résidu d'étoile géante qui aurait déjà éjecté toute son enveloppe externe d'hydrogène et d'hélium.
En fait, ce qui a rendu ces étoiles si spéciales est leur vitesse de rotation très rapide, qui s'est retrouvée décuplée lorsque le coeur s'est concentré en une étoile à neutrons de seulement quelques kilomètres de diamètre.

Ces types de supernovae superlumineuses apparaissent très rares, on estime qu'elles représentent environ 1 cas pour 10000 supernovae "normales". Elles semblent exploser préférentiellement dans des galaxies primitives, celles qui ont peu d'éléments "lourds" (au delà de l'hélium).
Elles seraient pour ainsi dire la première génération de supernovae, celles qui ont essaimé dans leur explosion la matière qui nous compose, vous et moi, et qui étaient communes dans un univers âgé de moins de 5 milliards d'années.

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Référence : 
Two Superluminous Supernovae from the Early Universe Discovered by the Supernova Legacy Survey
D. A. Howell et al. 
ApJ 779 98 2013