La supernova de 1987 viendrait de la fusion de deux étoiles !
« À La Silla, le directeur général de l’ESO, Lodewijk Woltjer, était par chance sur place, se souvient Patrice Bouchet. Il prit l’initiative de bouleverser le programme d’observation, planifié des mois à l’avance, pour tout consacrer à la supernova. Nous avions le sentiment d’avoir une chance extraordinaire, celle de pouvoir observer avec des moyens modernes un événement historique. Il fallait être à la hauteur ! La supernova a pris le pas sur tous les autres sujets pendant au moins un an à La Silla. » Depuis cette époque, Patrice Bouchet n’a cessé de consacrer sa vie de chercheur à observer SN 1987A, tout spécialement dans l’infrarouge.
Violente fin de vie
Par rapport aux modèles de supernovas imaginés par les théoriciens, SN 1987A a apporté une première surprise : l’étoile qui a explosé n’était pas une étoile supergéante rouge, mais bien une supergéante bleue, appelée Sanduleak -69°202. Au-delà de cette information inattendue, les observations menées par les grands observatoires confirmèrent en revanche le scénario que les physiciens avaient imaginé pour cette violente fin de vie. Une explosion qui démarre paradoxalement par un effondrement de l’étoile vieillissante. Les étoiles les plus massives (plus de 10 fois la masse de notre Soleil) produisent par fusion thermonucléaire des éléments de plus en plus lourds au cours de leur vie. Au début, l’hydrogène est transformé en hélium, qui devient lui-même du carbone. 
Et ainsi de suite jusqu’au moment où le cœur n’est plus composé que de fer, un élément que l’étoile n’est plus capable de transformer. Faute de combustible disponible, les réactions de fusion ralentissent, et l’équilibre de l’étoile se rompt de manière catastrophique. Brutalement, les couches extérieures de l’étoile s’effondrent vers le cœur extrêmement dense, qui devient une étoile à neutron. En arrivant sur ce noyau devenu incompressible, ces couches externes rebondissent vers l’extérieur à un dixième de la vitesse de la lumière, ce qui provoque une explosion incroyablement énergétique : la supernova. C’est à ce moment que sont produits les atomes plus lourds que le fer que l’on peut trouver dans l’univers. Une création de matière indispensable à la formation des planètes.
Après la brutale montée en luminosité de l’étoile, qui atteint son maximum au cours du mois de mai 1987, l’éclat de la supernova baisse progressivement. De l’étoile géante initiale il ne reste aujourd’hui qu’une minuscule étoile à neutron – plus lourde que le Soleil mais ne faisant qu’une dizaine de kilomètres de diamètre – qui reste invisible. En revanche, l’onde de choc de l’explosion a poursuivi rapidement son voyage dans l’immensité de l’espace. Depuis une dizaine d’années, Hubble permet de suivre en direct l’illumination d’un grand anneau de gaz et de poussières chauffé par l’onde de choc de la supernova. « Entre 2008 et 2010, on prévoit que l’anneau sera complètement illuminé », anticipe avec gourmandise Patrice Bouchet. Agissant comme un gigantesque flash photographique, l’onde de choc de SN 1987A révèle aux astronomes la composition de structures de l’espace interstellaire auparavant invisibles.
L’observation de l’explosion de la supernova SN 1987A est l’un des événements astronomiques les plus marquants du XXe siècle. Les chercheurs continuent à l’étudier. Et ils montrent aujourd’hui qu’elle a probablement été le résultat de l’explosion d’une supergéante bleue née de la fusion de deux étoiles.
En février 1987, des yeux singuliers dont Homo sapiens venait juste de se doter, à savoir des détecteurs de neutrinos, révélaient que quelque chose de spectaculaire venait de se passer. Les astrophysiciens s’attendaient à ce genre de phénomène, une brusque bouffée de ces particules fantomatiques indiquant que le flux de neutrinos de hautes énergies arrivant sur Terre avait brusquement augmenté. Dans la nuit du 23 au 24 de ce mois de février, il devient rapidement clair qu’il était associé à l’apparition d’une supernova dans le Grand Nuage de Magellan, à environ 163.000 années-lumière de la Voie lactée, un événement inespéré dans la vie d’un astronome.
Rappelons que la supernova SN 1987A s’est formée par ce que les astronomes appellent un effondrement de cœur. C’est ce qui se produit lorsque le noyau d’une étoile massive ne parvient plus à résister à sa propre gravité. Son cœur s’effondre alors pour former une étoile neutron ou à un trou noir alors même qu’une violente explosion emporte les couches externes de l’étoile. Ce sont généralement des étoiles de type supergéant rouge qui produisent ce genre de supernova. Mais des observations passées ont déjà montré que l’étoile génitrice de SN 1987A est une supergéante bleue. Des observations que les chercheurs peinent à expliquer.
Mort des étoiles massives, par Jean-Pierre Luminet
Une simulation fidèle aux observations
Ce que les théories des astronomes n’expliquent pas, notamment, ce sont des amas de nickel radioactif observés aux rayons X et aux rayons gamma dans la matière éjectée par la supernova. Ce nickel s’est formé au cœur de l’étoile, lors de son effondrement. Il s’éloigne à une vitesse de plus de 4.000 kilomètres par seconde.
Les simulations des chercheurs de l’université Riken montrent que le scénario qui se rapproche le plus des observations est le suivant : la supernova SN 1987A est le résultat de l’explosion d’une supergéante bleue formée par la fusion de deux étoiles et plus exactement d’une supergéante rouge et d’une étoile de la séquence principale. Les astronomes détaillent que, pendant la fusion, la plus grande étoile aurait dépouillé sa compagne de sa matière. Celle-ci aurait été absorbée en spirale pour former ensuite une supergéante bleue à rotation rapide, qui aurait elle-même ensuite achevé sa vie dans une explosion de supernova dite asymétrique. Un mécanisme qui semble reproduire avec précision les amas de nickel observés.
Selon les chercheurs de l’université Riken, ces travaux pourraient aussi aider à localiser l’étoile à neutrons née du cataclysme. Elle serait à chercher dans la partie nord de la région intérieure du matériau éjecté. Une région dans laquelle l’explosion asymétrique, dont a été victime la supergéante bleue, aurait pu la projeter.
Célébrez le 30e anniversaire de Supernova 1987A avec un ensemble d’images stellaires
Les astronomes commémorent l’une des supernovæ les plus brillantes depuis 400 ans avec de nouvelles images et modèles de ce vestige stellaire. [Publication : vendredi 24 février 2017]
Il y a trente ans, la compréhension des supernovae par les astronomes était au mieux limitée, simplement parce qu’aucun événement proche n’avait été observé avec une résolution appréciable. Mais SN 1987A est situé dans la nébuleuse de la Tarentule de la galaxie satellite de la Voie lactée, le LMC, et était la supernova la plus brillante visible depuis la Terre depuis 1604. Bien que les télescopes au sol n’aient pu résoudre le reste résultant que sous la forme d’une petite goutte, le Hubble Le télescope spatial (HST) a commencé à prendre des images haute résolution de SN 1987A en 1990, révélant en détail la structure entourant cette ancienne étoile. Les astronomes ont continué à imager SN 1987A en détail avec HST et d’autres télescopes au fil des ans, y compris l’observatoire à rayons X de Chandra et, plus récemment, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Ces images ont révélé une structure en forme d’anneau autour de l’étoile progénitrice de la supernova qui a été éjectée de l’étoile 20 000 ans avant sa mort explosive. Non seulement il y a un anneau principal entourant le reste de la supernova, mais aussi deux anneaux extérieurs qui donnent à l’objet une forme de sablier.
Les anneaux ont été illuminés plus d’une fois – d’abord par la lumière de l’explosion initiale de la supernova, puis plusieurs années plus tard, en 2001, lorsque les ondes de choc plus lentes causées par l’explosion ont finalement atteint la distance des anneaux. En observant les anneaux au fil du temps dans différentes longueurs d’onde de lumière, les astronomes ont pu dresser une image plus claire de la composition et de la structure du gaz entourant l’étoile de masse solaire autrefois 18. À leur tour, les caractéristiques de cette structure éclaireront les dernières étapes de la vie de cette étoile avant son explosion.
Mais malgré tout ce que nous avons appris sur SN 1987A, il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons. Par exemple, deux heures avant que la lumière optique de la supernova ne soit vue pour la première fois, des détecteurs de neutrinos profondément souterrains au Japon et aux États-Unis ont enregistré une vague de neutrinos provenant de l’étoile. Ces détections indiquent la formation d’un objet compact, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir, lors de l’explosion de l’étoile. À 18-20 fois la masse du soleil, l’étoile qui a créé SN 1987A aurait pu laisser l’une ou l’autre option derrière elle. Mais jusqu’à présent, les astronomes n’ont pu trouver aucun objet au centre du reste.
Ce qu’il faut retenir
Une supergéante rouge et une étoile de la séquence principale qui fusionnent pour former une supergéante bleue.
Supergéante bleue dont les modèles suggèrent aujourd’hui qu’elle a été le précurseur de la supernova SN 1987 A.
Supernova
En 1987, la supernova 1987A dans LMC a été vue pour la première fois. La plus brillante du XXe siècle, c’était la première supernova visible à l’œil nu depuis 1604.
https://www.sciencesetavenir.fr/espace/univers/la-supernova-1987a_110973
https://astronomy.com/news/2017/02/happy-birthday-supernova-1987a