Des scientifiques ont peut-être repéré la mystérieuse naissance d’un trou noir
Cela n’avait jamais été observé auparavant dans les explosions de supernovas, explique Avishay Gal-Yam, de l’Institut Weizmann des sciences, à Rehovot, en Israël, qui a présenté ses conclusions lors d’une conférence de presse organisée par l’Association américaine d’astronomie (AAS) le 12 janvier.
Image d’entête : représentation d’une étoile Wolf Rayet, potentiellement avant son effondrement en un trou noir. (ESO/ L. Calçada)
Selon Gal-Yam, elle est cohérente avec l’explosion d’un type d’étoile massive appelée étoile Wolf-Rayet, dans laquelle la fusion a tellement progressé qu’au lieu d’être principalement composée des deux éléments les plus légers, l’hydrogène et l’hélium, les couches externes de l’étoile sont riches en éléments plus lourds tels que le carbone, l’oxygène et le néon.
Ces étoiles sont un type courant d’étoiles supermassives, et l’on pense depuis longtemps qu’elles devraient exploser à la fin de leur vie, explique Gal-Yam, mais aucune n’avait encore été observée comme telle, ce qui soulève la question de savoir pourquoi de telles explosions n’ont pas été repérées auparavant.
La réponse, selon Daniel Perley, astrophysicien à l’université de Liverpool John-Moores (Royaume-Uni) qui a étudié l’explosion de 2021, est que ces étoiles n’explosent pas vraiment comme on pourrait s’y attendre. Au contraire, elles n’expulsent qu’une petite fraction de leur masse, le reste s’effondrant rapidement dans un trou noir. L’étude de Perley a été publiée cette semaine (lien plus bas).
Lors de la conférence de presse de l’AAS, Perley a déclaré que l’indice permettant de résoudre ce problème provenait de l’étude des changements dans la luminosité de la deuxième supernova sur une période de deux à trois mois.
Normalement, dit-il, il faut des mois pour que la luminosité d’une supernova s’estompe. Cela s’explique par le fait que les matériaux issus de l’explosion initiale continuent d’être chauffés par la désintégration de matériaux hautement radioactifs rejetés par les profondeurs de l’étoile. Mais dans ce cas, la brillance de la supernova a chuté incroyablement rapidement, si vite qu’elle n’était plus visible après environ 80 jours.
Selon le chercheur, cela signifie que seule une petite partie de la masse de l’étoile a été emportée par l’explosion, et que cette dernière n’a été visible que parce que cette matière a heurté le vent solaire de l’étoile avant l’explosion. Cela a créé une onde de choc chaude et brillante qui s’est rapidement évanouie.
Quant au reste de la masse de l’étoile ? Elle semble s’être simplement volatilisée, c’est-à-dire qu’elle s’est effondrée en un trou noir.
C’est une découverte passionnante, ajoute Perley, car elle montre que les étoiles Wolf-Rayet peuvent effectivement former des trous noirs… et pourraient même le faire de manière invisible, si le vent solaire avant l’explosion n’est pas assez fort pour produire l’onde de choc super brillante observée dans ces deux cas, précisant que :
Cela pourrait se produire plus souvent que nous ne le pensons.
Des astronomes utilisant un petit télescope au sommet du mont Palomar, en Californie, près de San Diego, ont détecté non pas un, mais deux exemples d’un nouveau type d’explosion de supernova, témoignant, peut-être pour la première fois, de la naissance de trous noirs.
Les deux découvertes ont été faites dans le cadre d’une étude du ciel appelée Zwicky Transient Facility, qui utilise un télescope relativement petit (1,22 mètre) pour balayer l’ensemble du ciel boréal tous les trois jours, à la recherche de tout ce qui sort de l’ordinaire.
La première supernova a été observée le 8 juin 2019, dans une galaxie située à un milliard d’années-lumière. La seconde a été observée le 11 février 2021 dans une autre galaxie, par coïncidence à peu près à la même distance.
Ce qui les a rendues intéressantes, c’est que les observations de suivi ont montré que les débris projetés vers l’extérieur par les explosions étaient riches en carbone, en oxygène et en néon.
L’étude publiée dans Nature : A WC/WO star exploding within an expanding carbon–oxygen–neon nebula et présentée sur le site de l’Université de Liverpool John-Moores : Cosmic explosions offer new clue to how stars become Black Holes.