Une étrange étoile pourrait avoir été forgée dans une gigantesque hypernova
Une étrange étoile pourrait trouver son origine dans l’un des événements les plus énergiques du cosmos. Des astronomes ont découvert qu’une étoile à la composition très inhabituelle pourrait s’être formée dans le sillage d’un nouveau type d’hypernova, une explosion stellaire dont l’énergie est dix fois supérieure à celle d’une supernova.
Image d’entête : représentation artistique d’une hypernova. L’interaction du jet avec les couches externes de l’étoile forme un cocon qui entoure la tête du jet et commence à se propager latéralement par rapport à la direction de ce dernier. (Anna Serena Esposito)
L’histoire commence avec une étoile appelée SMSS J200322.54-114203.3, qui se trouve dans le halo de la Voie lactée, à environ 7 500 années-lumière. Elle semble extrêmement vieille, faisant partie de la deuxième génération d’étoiles nées dans l’univers, datant d’environ 13 milliards d’années.
L’étoile SMSS J200322.54-114203.3. (au centre, avec le viseur) dans le coin sud-est de la constellation de l’Aigle, près de la frontière avec le Capricorne et le Sagittaire. (Da Costa/ SkyMapper)
Les études du ciel ont révélé qu’elle présentait une très faible teneur en métaux par rapport à ses contemporaines (bien qu’au sens astronomique, le terme « métal » désigne essentiellement « tout ce qui est plus lourd que l’hélium »). C’est assez inhabituel en soi, mais 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.
Selon David Yong, auteur correspondant de l’étude :
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. 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.
La toute première génération d’étoiles était principalement composée d’hydrogène et d’hélium. Les éléments plus lourds n’ont été produits qu’une fois qu’elles ont vécu leur vie, sont devenues des supernovas et se sont effondrées 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.
La deuxième 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, les astronomes ont donc examiné une autre possibilité : une hypothétique explosion stellaire 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 vite et posséder un champ magnétique très puissant. J200322.54 se serait formée dans la foulée.
Selon Chiaki Kobayashi, coauteur de l’étude :
Nous trouvons maintenant, pour la première fois, des preuves observationnelles indiquant directement 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. C’est la seule chose qui explique les résultats.
L’étude suggère que le mécanisme nouvellement décrit pourrait avoir été une source importante d’éléments lourds dans l’univers primitif, et l’étude d’autres étoiles aux compositions étranges permettra de dévoiler davantage d’informations.
L’étude publiée dans Nature : r-Process elements from magnetorotational hypernovae et présentée sur le site ASTRO 3D de l’Australian Research Council (ARC) : New type of massive explosion explains mystery star.