Un nouveau type de Supernova explique le mystère de la nébuleuse du Crabe

L’existence de supernovæ à capture d’électrons pourrait expliquer la nébuleuse du Crabe, un mystère que les astronomes espéraient percer depuis longtemps.

Une explosion immense a eu lieu il y a près de 1000 ans et a donné naissance à la magnifique nébuleuse du Crabe. Seulement, les scientifiques ne comprenaient pas son origine puisque les modèles de supernova ne correspondaient pas. Une nouvelle étude, basée sur une observation de 2018 permettrait d’enfin y répondre.

Jusqu’ici, il existait deux types de supernova en fonction de la taille de l’étoile qui meure :

  • Si elle fait 10 fois la masse de notre Soleil

Une fois le carbone du cœur de l’étoile complètement consommé, l’étoile s’effondre sur elle-même, provoquant l’explosion des couches externes et laissant derrière elles une étoile à neutrons ou un trou noir.

  • Si elle fait moins de huit fois la masse de notre Soleil

Ces étoiles épuisent doucement leur carburant jusqu’à laisser un noyau dense de cendres connu sous le nom de naine blanche qui pourra ensuite entrer en collision avec d’autres étoiles proches et créer une explosion thermonucléaire.

Il y a donc une troisième forme de supernova : à capture d’électrons.

La supernova à capture d’électrons

Pour les étoiles qui n’entrent dans aucune des deux catégories et qui donc font entre 8 à 10 fois la masse solaire, il existe un autre type de supernova qui crée une autre forme d’objet céleste.

En effet, comme l’explique CNN, la pression interne gigantesque forcerait les électrons à fusionner avec les noyaux atomiques. L’élimination des électrons entraîne une chute de pression à l’intérieur de l’étoile, dont le noyau s’effondre provoquant une explosion des couches proches du centre. Il reste alors une étoile à neutrons légèrement plus massive que le Soleil.

Si cette théorie date des années 80, sous la supervision de l’astrophysicien Ken’ichi Nomoto de l’Université de Tokyo, elle n’avait pas encore été observée ni prouvée.

La légende millénaire de la nébuleuse du Crabe

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© Aphelleon – Getty Images

Il existe des documents chinois et japonais datant de l’an 1054 qui relate une explosion céleste tellement intense qu’elle pouvait être observée même pendant la journée et ce, pendant 23 jours d’affilée (et deux ans en observation nocturne). Après cette période d’explosion, les astronomes de l’époque ont pu observer l’apparition de la nébuleuse du Crabe, formée par les restes de la supernova, comme le rappelle Futura-sciences.

Scientifiquement appelée SN 1054, cette supernova était soupçonnée depuis des décennies d'être une supernova à capture d’électrons mais il était difficile de le prouver à partir d’observations de mille ans.

L’observation d’une supernova à capture d’électrons de nos jours ?

Un astronome japonais amateur, Koichi Itagaki, a repéré dans le ciel une supernova, 3 heures après son explosion initiale. C’était en mars 2018 et SN 2018zd a finalement été prise en photo par Hubble.

En comparant les images avant-après l’explosion, Schuyler Van Dyk, chercheur principal au California Institute of Technology de Pasadena, a pu repérer l’étoile qui a explosé supernova dans la galaxie NGC 2146, à environ 31 millions d’années-lumière de la Terre.

L’étoile avait tout ce que l’on attend des étoiles qui peuvent finir en supernova à capture d’électrons en termes de masse et de composition :

  • entre 8 et 10 fois la masse solaire
  • une ancienne géante rouge gonflée qui avait perdu une partie importante de sa masse avant l’explosion
  • le gaz entourant l'étoile correspondait à la composition attendue : hélium, carbone et azote mais peu d’oxygène
  • l’explosion était relativement faible
  • l’explosion a produit peu de nickel radioactif
  • le noyau contenait des éléments riches en neutrons tels que le nickel

C’est la première fois que les 6 caractéristiques sont remplies.

Il reste encore beaucoup de questions et d’analyses à faire pour comprendre comment ces supernovæ se forment, comment elles évoluent dans la durée et ce qu’il en ressort une fois l’explosion terminée.