La pièce manquante

L'observation récente d'un hypernova a résolu l'ancien mystère de la mort d'étoiles massives.

Les étoiles plus massives que le soleil finissent souvent leur vie dans un événement cataclysmique, appelé un supernova, dans lequel le coeur interne s’effondre pour former un objet compact, tandis que les couches extérieures de l’étoile rebondissent et explosent dans le milieu interstellaire. Dans certains cas, ces explosions sont dix fois plus énergiques, ce qui entraîne une hypernova. Dans quelques cas, des jets haute énergie associés, éjectés le long de leurs pôles, ont été observés dans des fréquences de rayons gamma haute énergie, appelées sursauts de rayons gamma (en anglais Gamma Ray Bursts ou GRB). Cependant, le lien entre les deux événements n'a pas pu être définitivement établi car plusieurs hypernovae ont été observées sans GRB associés.

La réponse a été trouvé récemment (le 5 décembre 2017) avec l'observation du GRB 171205A par le groupe de recherche dirigé par le Dr Luca Izzo de l'Institut d'astrophysique d'Andalousie (IAA-CSIC). Immédiatement après l'effondrement de l'étoile, d'intenses observations ont été effectuées avec le Gran Telescopio Canarias, afin de suivre l'événement hypernova dès les toutes premières phases. Au cours de cette phase, les jets ne sont pas assez puissants pour dépasser l’hypernova. Les abondances chimiques particulières et les grandes vitesses de l'expansion observées ont établi l’existence d’un « cocon » dû à l’interaction du jet de GRB avec la couche externe de la surface stellaire qui expulse la matière de l'intérieur. Dans les jours suivants, cette composante est devenue moins dominante et l'évolution de l'hypernova a été similaire à celle observée précédemment.

GRB-cocoon

Evolution de l'émission

Afin de comprendre les événements de supernova, les scientifiques construisent des modèles théoriques puis les comparent à des observations astrophysiques. Dans les modèles existants, l’effondrement stellaire lors de l’explosion est supposé sphérique. Cependant, dans l'observation récente de l'hypernova, il a été constaté que l'énergie du GRB dépendait de l'interaction entre le jet, le matériau stellaire et le cocon. Cette interaction des jets avec les couches stellaires externes devrait ensuite être incorporée dans les modèles de supernova actuels.

Lectures complémentaires:

L. Izzo et al., "Signatures of a jet cocoon in early spectra of a supernova associated with a Gamma Ray Burst", Nature 565 (2019) 324