Les supernovae de type Ia, certaines des explosions les plus violentes et les plus lumineuses de l'Univers, sont devenues un outil pratique pour les astronomes pour mesurer la taille et l'expansion de l'Univers lui-même. De nouvelles recherches présentées lors de la réunion de l'American Astronomical Society cette semaine indiquent la probabilité accrue que les fusions des étoiles qui créent ces explosions, les naines blanches, soient plus probables qu'on ne le pensait auparavant, et pourraient expliquer les propriétés de certaines supernovae de type Ia qui sont curieusement moins lumineux que prévu.
Les recherches présentées par Rüdiger Pakmor et al. du Max-Planck Institute for Astrophysics de Garching, en Allemagne, a simulé la fusion de deux naines blanches dans un système binaire et a montré que ces simulations correspondent à des supernovae précédemment observées avec des caractéristiques étranges, en particulier celle de 1991bg. Cette supernova, et d'autres observées depuis, étaient curieusement moins lumineuses que ce à quoi on aurait pu s'attendre s'il s'agissait d'une supernovae de type Ia.
Les supernovae de type Ia se produisent lorsqu'il y a deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre dans un système binaire. Dans un scénario, l'une des étoiles devient une naine blanche, une étoile petite mais très, très dense, et vole la matière à l'autre, se poussant au-dessus de la limite de Chandrasekhar - 1,4 fois la masse du Soleil - et subissant une explosion thermonucléaire.
Une autre cause de ces types de supernovae pourrait être la fusion des deux étoiles du système. Dans le scénario analysé par ces chercheurs, les deux étoiles étaient des naines blanches de masses juste en dessous de celle du Soleil: des masses solaires de 0,83-0,9.
Les chercheurs ont montré que lorsque le système perd de l'énergie en raison de l'émission d'ondes gravitationnelles, les deux naines blanches se rapprochent. En fusionnant, une partie du matériau de l'une des étoiles s'écrase dans l'autre et chauffe le carbone et l'oxygène, créant une explosion thermonucléaire observée dans les supernovae de type Ia.
Vous pouvez regarder une animation de la fusion simulée avec l'aimable autorisation du groupe de recherche Supernova du Max-Planck Institute ici.
Les observations de supernovae comme 1991bg montrent qu'elles brûlent une plus petite quantité de nickel 56, environ 0,1 masse solaire, que les supernovae de type Ia régulières, qui brûlent généralement de 0,4 à 0,9 masse solaire de nickel. Cela les rend moins lumineux, car la décroissance radiative du nickel est l'un des phénomènes qui donne à l'affichage lumineux des supernovae de type Ia son punch.
"Avec nos simulations d'explosion détaillées, nous pourrions prédire des observables qui correspondent en fait étroitement aux observations réelles des supernovae de type Ia", a déclaré Friedrich Röpke, co-auteur de l'article.
Leurs simulations montrent que lorsque les deux naines blanches fusionnent, la densité du système est inférieure à celle des supernovae de type Ia typiques, et donc moins de nickel est produit. Les chercheurs notent dans leur article que ces types de fusions de nains blancs pourraient représenter entre 2 et 11% des supernovae de type Ia observées.
Comprendre les mécanismes qui créent ces explosions fantastiques est une étape nécessaire pour maîtriser à la fois l'étendue de notre univers et son expansion, ainsi que la diversité des supernovae de type Ia elles-mêmes.
Si vous souhaitez en savoir plus sur leurs recherches et les détails de leur modélisation informatique, l'article est disponible sur Arxiv ici. Leurs résultats seront également publiés dans l'édition du 7 janvier 2010 de La nature.
Source: Communiqué de presse AAS, papier Arxiv
