Dans les documents récemment publiés, les chercheurs ont estimé que le taux d'effondrement de la supernova de base de la voie lactée de 1.63 ± 0.46 événements par siècle. Par conséquent, compte tenu de la dernière épreuve Supernova, SN 1987a a été observée il y a 35 ans en 1987, le prochain événement Supernova de la voie lactée peut être attendu à tout moment dans un proche avenir.
Cycle de vie d'une étoile et d'une supernova
Sur une échelle de temps de milliards d'années, les étoiles suivent un cycle de vie : elles naissent, vieillissent et finissent par mourir par explosion, suivie de la dispersion de leurs matériaux dans l'espace interstellaire sous forme de poussière ou de nuage.
La vie d'une étoile commence dans une nébuleuse (nuage de poussière, d'hydrogène, d'hélium et d'autres gaz ionisés) lorsque l'effondrement gravitationnel d'un nuage géant donne naissance à une protoétoile. Celle-ci continue de croître par accrétion de gaz et de poussière jusqu'à atteindre sa masse finale. La masse finale de l' étoile détermine sa durée de vie ainsi que son évolution au cours de celle-ci.
Toutes les étoiles tirent leur énergie de la fusion nucléaire. La combustion du combustible nucléaire au cœur de l'étoile crée une forte pression vers l'extérieur due à la température élevée du noyau. Cette pression équilibre la force gravitationnelle qui s'exerce vers l'intérieur. Cet équilibre est rompu lorsque le combustible du noyau s'épuise. La température chute et la pression vers l'extérieur diminue. Par conséquent, la force gravitationnelle due à la compression vers l'intérieur devient prédominante, forçant le noyau à se contracter et à s'effondrer. La forme finale d'une étoile après cet effondrement dépend de sa masse. Dans le cas des étoiles supermassives, lorsque le noyau s'effondre en un laps de temps très court, il crée d'énormes ondes de choc. L'explosion puissante et lumineuse qui en résulte est appelée supernova.
Cet événement astronomique transitoire se produit lors de la dernière phase d'évolution d'une étoile et laisse derrière lui un rémanent de supernova. Selon la masse de l'étoile, ce rémanent peut être une étoile à neutrons ou un trou noir.
SN 1987a, la dernière supernova
La dernière supernova observée à ce jour est SN 1987A, visible dans le ciel austral il y a 35 ans, en février 1987. Il s'agissait de la première supernova de ce type visible à l'œil nu depuis celle de Kepler en 1604. Située dans le Grand Nuage de Magellan (une galaxie satellite de la Voie lactée), elle fut l'une des étoiles à explosion les plus brillantes observées depuis plus de 400 ans. Elle a brillé avec la puissance de 100 millions de soleils pendant plusieurs mois et a offert une occasion unique d'étudier les phases avant, pendant et après la mort d'une étoile.
L'étude de Supernova est importante
L'étude des supernovas est utile à plusieurs égards : elle permet notamment de mesurer les distances dans l'espace , de comprendre l'expansion de l'univers et le rôle des étoiles comme usines à éléments constitutifs de toute matière (y compris nous) . Les éléments lourds, formés par fusion nucléaire (d'éléments plus légers) au cœur des étoiles, ainsi que les éléments nouvellement créés lors de l'effondrement de ce cœur, sont dispersés dans l' espace au cours de l'explosion d'une supernova. Les supernovas jouent un rôle essentiel dans la distribution des éléments à travers l' univers.
Malheureusement, les occasions d'observer et d'étudier de près les explosions de supernovae ont été rares par le passé. Une observation et une étude approfondies de ces explosions au sein de notre galaxie, la Voie lactée, seraient exceptionnelles, car de telles études seraient impossibles à mener en laboratoire sur Terre. D'où l'impératif de détecter une supernova dès son apparition. Mais comment savoir quand une explosion de supernova est sur le point de se produire ? Existe-t-il un système d'alerte précoce pour prévenir une telle explosion ?
Neutrino, la balise de l'explosion de Supernova
Aux termes de la fin de la vie, une étoile s'étend sur des éléments plus légers comme carburant pour la fusion nucléaire qui le pouvait, la poussée gravitationnelle intérieure domine et les couches extérieures d'étoile commencent à tomber vers l'intérieur. Le noyau commence à s'effondrer et en quelques millisecondes, le noyau est tellement comprimé que les électrons et les protons se combinent pour former des neutrons et un neutrino est libéré pour chaque neutron formé.
Les neutrons ainsi formés constituent une proto-étoile à neutrons au cœur de l'étoile. Sous l'effet d'un champ gravitationnel intense, le reste de l'étoile est attiré vers elle et rebondit. L'onde de choc générée désintègre l'étoile, ne laissant subsister que le cœur (une étoile à neutrons ou un trou noir selon la masse de l'étoile), tandis que le reste de la masse se disperse dans l'espace interstellaire.
L'énorme bouffée de neutrinos produite lors de l'effondrement gravitationnel du cœur stellaire s'échappe dans l' espace sans entrave, du fait de sa non-interaction avec la matière. Environ 99 % de l'énergie de liaison gravitationnelle s'échappe sous forme de neutrinos (avant les photons piégés dans le champ magnétique) et sert de signal d'alerte à l'imminence d'une explosion de supernova. Ces neutrinos peuvent être capturés sur Terre par les observatoires de neutrinos, permettant ainsi une détection précoce d'une possible explosion de supernova par voie optique.
Les neutrinos de l'échappement offrent également une fenêtre unique dans des événements extrêmes à l'intérieur d'une étoile éclatante qui peut avoir des implications dans la compréhension des forces fondamentales et des particules élémentaires.
Système d'alerte précoce Supernova (Snew)
À l'époque de la dernière observation Core-Colapse Supernova (SN1987A), le phénomène a été observé avec l'œil nu. Les neutrinos ont été détectés par deux détecteurs d'eau Cherenkov, Kamiokande-II et l'expérience Irvine-Michiganbookhaven (IMB) qui avaient observé 19 événements d'interaction neutrino. Cependant, la détection des neutrinos pourrait agir en tant que balise ou alarme pour gêner l'observation optique de la supernova. En conséquence, divers observatoires et astronomes ne pouvaient pas agir à temps pour étudier et rassembler des données.
Depuis 1987, l'astronomie neutrino a beaucoup avancé. Maintenant, le système d'alerte Supernova SnWatch est en place qui est programmé pour sonner une alarme des experts et des organisations compétentes sur une éventuelle observation surnova. Et, il existe un réseau d'observatoires neutrinos à travers le monde, appelé Système d'alerte précoce Supernova (SNEWS) qui combinent des signaux pour améliorer la confiance en une détection. Toute activité habituelle est notifiée à un serveur central SNEWS par des détecteurs individuels. En outre, Snews avait subi une mise à niveau vers Snews 2.0 récemment produisant également des alertes de confiance plus faible.
Supernova imminente dans la Milkyway
Les observatoires de neutrinos répartis à travers le monde visent la première détection de neutrinos issus de l'effondrement gravitationnel du cœur des étoiles de notre galaxie . Leur succès dépend donc fortement du taux d'effondrement des cœurs de supernovae dans la Voie lactée.
Dans les documents récemment publiés, les chercheurs ont estimé que le taux d'effondrement de base de Supernova de 1.63 ± 0.46 Événements par 100 ans; à peu près environ une à deux supernovae par siècle. En outre, les estimations suggèrent que l'intervalle de temps entre Core Collapse Supernova de la voie lactée pourrait être comprise entre 47 et 85 ans.
Par conséquent, étant donné que la dernière supernova, SN 1987A, a été observée il y a 35 ans, la prochaine supernova dans la Voie lactée pourrait survenir très prochainement. Grâce au réseau d'observatoires de neutrinos permettant de détecter les sursauts précoces et au système d'alerte précoce aux supernovae (SNEW) modernisé, les scientifiques seront en mesure d'observer de près les prochains phénomènes extrêmes associés à l'explosion d'une supernova, lors de la fin de vie d'une étoile. Ce serait un événement capital et une occasion unique d'étudier les phases qui précèdent, accompagnent et suivent la mort d'une étoile, afin de mieux comprendre l' Univers.
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Sources:
- Le feu d'artifice Voie Lactée, NGC 6946 : Qu'est-ce qui fait cela Voie Lactée tellement spécial? Européen scientifique. Publié le 11 janvier 2021. Disponible sur http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/the-fireworks-galaxy-ngc-6946-what-make-this-galaxy-so-special/
- Scholberg K. 2012. Détection de neutrino Supernova. Préprétez Axriv. Disponible à https://arxiv.org/pdf/1205.6003.pdf
- Kharusi s al, et al 2021. SNEWS 2.0: Un système d'alerte précoce de Supernova de nouvelle génération pour l'astronomie multi-messagers. Nouveau Journal of Physics, Volume 23, mars 2021. 031201. DOI: https://doi.org/10.1088/1367-2630/abde33
- Rozwadowskaab K., Vissaniab F. et Cappellaroc E., 2021. Sur le taux d'effondrement de base surnovae de la voie lactée. Nouvelle astronomie Volume 83, février 2021, 101498. DOI: https://doi.org/10.1016/j.newast.2020.101498. Préprétez Axriv disponible à https://arxiv.org/pdf/2009.03438.pdf
- Murphey, ct, et al 2021. Témoin de l'histoire: Distribution du ciel, détectabilité et tarifs des supernovae de la voie lactée nue. Notices mensuelles de la Société royale astronomique, volume 507, numéro 1, octobre 2021, pages 927-943, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab2182. Préprétez Axriv disponible à https://arxiv.org/pdf/2012.06552.pdf
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