Les explosions d'étoiles connues sous le nom de Supernovae
de type Ia jouent un rôle très important
en cosmologie, puisqu’elles ont été utilisées pour découvrir l'existence de l’accélération
de l’expansion (et donc d’une possible énergie sombre), ce qui a valu à leurs
auteurs le prix Nobel de physique en 2011. En effet, ces « objets »
explosifs ont une luminosité bien connue, et par là même, permettent de mesurer
facilement leur distance. Donc également des vitesses, et donc des
accélérations… On les appelle pour cela des chandelles standard.
Mais il existait toujours un problème avec ces fameuses Supernovae
Ia, qui est la question de leur origine.
Deux modèles très différents s’affrontaient. Et chacun des deux modèles pouvait montrer des études observationnelles incontestables.
Deux modèles très différents s’affrontaient. Et chacun des deux modèles pouvait montrer des études observationnelles incontestables.
Credit: rayons X: NASA/CXC/Rutgers/K.Eriksen et al.; Optique: DSS
Ces deux modèles ont le point commun de partir d’une étoile
de type naine blanche (un cœur d’étoile morte). Mais là où ils divergent c’est
que dans le premier modèle, la naine blanche (dite « dégénérée » car
n’existant que du fait de la dégénérescence quantique des électrons) est
accompagnée d’une étoile « normale » de laquelle elle accrète de la
matière, jusqu’à atteindre une masse critique qui va produire l’effondrement
gravitationnel et l’explosion. Ce modèle est appelé « modèle unique
dégénéré ».
Le second modèle (dit modèle double-dégénéré) fait
intervenir deux étoiles naines blanches en système binaire. Dans ce modèle, les
deux étoiles se rapprochent inéluctablement jusqu’à fusionner, dépassant alors
la masse critique d’effondrement, et l’explosion…
Les systèmes « simple-dégénéré » doivent avoir une
bonne quantité de gaz entourant la naine blanche, alors que les systèmes
« double dégénéré » ne doivent pas en avoir.
Je disais donc que ces deux modèles s’affrontaient. C’est à
l’imparfait parce qu’il semble que ce soit du passé. En effet, une étude qui
vient de paraître dans Astrophysical
Journal montre que ces deux phénomènes coexistent bel et bien, et produisent
le même résultat final (une supernova Ia) !
Foley et ses collègues du Harvard-Smithsonian Center for
Astrophysics ont étudié 23 Supernovae de type Ia en regardant les signatures de
gaz autour de la Supernova qui devraient être présents que dans les systèmes
simple-dégénérés. Et ils ont constaté que les explosions les plus puissantes
ont tendance à venir de systèmes "gazeux" ou des systèmes avec des
flux sortants de gaz. Mais, seulement une fraction de Supernovae Ia montre des signes d’environnement gazeux. Le
reste semble venir de systèmes double-dégénérés.
«Il y a définitivement deux types d'environnements :
avec et sans sorties de gaz, et ces deux types se trouvent bien autour de Supernovae de type
Ia", annonce Foley.
Mine de rien, cette constatation a des implications
importantes pour les mesures de l’expansion de l'univers. Si deux mécanismes
différents sont à l'œuvre dans les Supernovae de type Ia, ça signifie que les
deux types doivent être considérés séparément lors du calcul des distances cosmologiques
et donc des taux d'expansion.
C'est un peu comme si on mesurait l'Univers avec un mélange
de pouces et de centimètres. Pour obtenir une valeur précise, il faut séparer
les deux composantes…
L’autre question qui peut être soulevée est la suivante :
si deux mécanismes si différents peuvent créer des Supernovae de type Ia,
pourquoi sont-ils si homogènes qu’ils peuvent servir de chandelles
standard ?
"Comment se fait-il que des Supernovae provenant de systèmes
si différents se ressemblent tant ? Je n'ai pas la réponse à cette",
déclare Foley…
Les deux clans vont peut-être maintenant pouvoir travailler
ensemble dans la même direction pour essayer de répondre à cette question
fondamentale.
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