« Nous avons découvert un nouveau type d’explosion stellaire qui pourrait expliquer un mystère vieux de 13 milliards d’années au sujet des éléments de la Voie lactée. » Le 7 juillet 2021, une équipe d’astronomes a rapporté la découverte d’une explosion massive, 10 fois plus énergétique qu’une supernova, venue d’une source jusqu’à présent inconnue. Leurs travaux sont parus dans Nature, et sont également détaillés dans The Conversation et dans un communiqué.
D’après les auteurs, il s’agit d’une preuve de la destruction d’une étoile en rotation rapide : ils désignent le phénomène sous le nom de « hypernova magnétorotationnelle ». L’ancienne étoile scrutée par les scientifiques est une géante rouge baptisée SMSS 2003−1142, située à 7 500 années-lumière du Soleil. En étudiant l’abondance des éléments qui la composent, les chercheurs estiment que cela « correspond bien aux rendements d’une seule hypernova magnétorotationnelle de 25 masses solaires ». L’étoile est décrite comme pauvre en métaux, ce qui signifie qu’elle contient peu d’éléments lourds. Néanmoins, son étude a révélé la présence de certains éléments en quantité inhabituellement importante, comme l’azote, le zinc, l’europium et l’uranium.
« Chimiquement primitive »
Jusqu’à maintenant, on supposait que la seule façon de produire des éléments lourds (plus que le zinc) était la fusion d’étoiles à neutrons (on parle alors de kilonova), expliquent les scientifiques dans The Conversation. Or, on sait aussi que des éléments lourds ont pu être produits peu de temps après le Big Bang, ce qui ne laissait pas assez de temps pour que de telles fusions puissent avoir lieu. La découverte de l’ancienne étoile SMSS 2003−1142 dans le halo de la Voie lactée est un premier indice d’une autre source d’éléments lourds. Ils auraient été produits lors l’effondrement et de l’explosion de l’astre, qui possédait un champ magnétique très puissant et tournait très rapidement sur lui-même.
SMSS 2003−1142 est connue depuis 2016, et a été observée une nouvelle fois en septembre 2019 depuis les installations de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili. Ce sont ces observations qui ont permis de déterminer la teneur en fer de l’étoile, qui était environ « 3 000 inférieure à celle du Soleil », décrivent les auteurs dans The Conversation, ajoutant, « en d’autres termes, SMSS 2003−1142 est chimiquement primitive ». Les éléments ont dû être produits par l’effondrement violent d’une seule étoile mère, qui se serait produire un milliards d’années après le Big Bang.
À partir des niveaux d’azote repérés dans SMSS 2003−1142, les scientifiques ont déduit la rotation rapide de son étoile mère. Quant aux niveaux de zinc, ce sont eux qui indiquent l’énergie de l’explosion et le fait qu’elle représentait 10 fois celle d’une supernova. L’uranium laisse supposer qu’il y a eu présence de neutrons en grande quantité.
D’autres explosions semblables ?
« Cette classe d’explosions stellaires pourrait être plus importante dans l’Univers primitif, car dans les étoiles primordiales l’absence de vents stellaires entraîne une perte de masse sensiblement moindre et on s’attend donc à une rotation plus rapide », détaillent les scientifiques en conclusion de leur étude.
Des explosions comparables auraient pu se produire « au cours des premières époques de formation d’étoiles dans notre galaxie ». Ensemble, deux types d’événements (les fusions d’étoiles à neutrons et les hypernovae magnétorotationnelles) pourraient probablement expliquer comment les éléments lourds présents dans la Voie lactée ont été créés.
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