Les étoiles plus lourdes peuvent ne pas exploser en supernovae, mais simplement imploser tranquillement dans des trous noirs


Les étoiles plus lourdes peuvent ne pas exploser en supernovae, mais simplement imploser tranquillement dans des trous noirs

Une image Hubble de galaxies en collision connue sous le nom d’Arp 299. Crédit photo : NASA, ESA, Hubble Heritage Collaboration et A. Evans

Une supernova est la fin brillante d’une étoile géante. Pendant un bref instant de temps cosmique, une étoile fait un dernier effort pour continuer à briller, pour s’estomper et s’effondrer. Le résultat final est soit une étoile à neutrons, soit un trou noir avec une stellaire. Nous avons généralement supposé que toutes les étoiles au-dessus d’environ 10 masses solaires finiraient en supernova, mais une nouvelle étude suggère que ce n’est le cas.

Contrairement aux fameuses supernovae de type Ia, qui résulter de la fusion ou de l’interaction de deux étoiles, les grandes étoiles passent par une supernova dite d’effondrement du noyau. Les étoiles survivent en équilibrant la chaleur et la pression contre la gravité. Au fur et à mesure que de plus en plus d’éléments fusionnent, une grande étoile doit générer de la chaleur en fusionnant des éléments de plus en plus lourds. Cela forme finalement une couche de régions où différents éléments sont fusionnés. Mais cette chaîne ne peut être portée que jusqu’au fer. Après cela, la fusion d’éléments plus lourds coûte de l’énergie au lieu de les libérer. Le noyau s’effondre donc, créant une onde de choc qui déchire l’étoile.

Dans les modèles de grandes étoiles mourantes, les supernovae d’effondrement du cœur se produisent pour les étoiles au-dessus de neuf à 10 masses solaires jusqu’à environ 40 à 50 masses solaires. Au-dessus de cette masse, les étoiles sont si massives qu’elles s’effondreront probablement directement dans un trou noir sans devenir une supernova. Des étoiles extrêmement massives de l’ordre de 150 masses solaires ou plus pourraient en hypernova. Ces bêtes n’explosent pas en raison de l’effondrement du noyau, mais plutôt en raison d’un effet connu sous le nom d’instabilité de paire, dans lequel la collision de photons générés dans le noyau crée des paires d’électrons et de positons.

Les étoiles plus lourdes peuvent ne pas exploser en supernovae, mais simplement imploser tranquillement dans des trous noirs

Le modèle de pelure d’oignon d’une étoile mourante, pas à l’échelle. Crédit photo : RJ Hall

Cette nouvelle étude suggère que la limite de masse supérieure pour les supernovae à effondrement du cœur pourrait être bien inférieure à ce que nous pensions. L’équipe a étudié les abondances élémentaires d’une paire de galaxies en collision connues sous le nom d’Arp 299. Alors que les galaxies entrent en collision, la région est un terrain fertile pour les supernovae. En conséquence, les abondances élémentaires d’Arp 299 devraient dépendre en grande partie des éléments largués lors des explosions de supernova. Ils ont mesuré le rapport d’abondance du fer à l’oxygène et le rapport du néon et du magnésium à l’oxygène. Ils ont constaté que les rapports Ne/O et Mg/O étaient similaires au soleil, tandis que le rapport Fe/O était bien inférieur au niveau du soleil. Le fer est projeté plus efficacement dans l’univers par les grandes supernovae.

Les ratios observés par l’équipe ne concordaient pas avec les modèles standard d’effondrement du noyau, mais ils ont constaté que les données étaient en bon accord avec les modèles de supernova si l’on excluait les supernovae d’environ 23 à 27 masses solaires. En d’autres termes, si les étoiles s’effondrent dans des trous noirs au-dessus d’environ 27 masses solaires, alors les modèles et les observations concorderont.

Ce travail ne prouve pas de manière concluante que la limite de masse supérieure des supernovae est plus petite que nous le pensions. Il est également possible que les supernovae produisent des quantités plus élevées de néon et de magnésium que les modèles ne le prédisent. Cependant, il est clair que nous avons encore beaucoup à apprendre sur les derniers soupirs des grandes stars.


Une supernova super brillante d’une étoile précurseur


Plus d’information:
Mao, Junjie et al. Abondance élémentaire de l’atmosphère chaude de la galaxie infrarouge rougeoyante Arp 299. Les lettres de l’Astrophysical Journal arXiv : 2107.14500 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/207.14500

Citation: Les étoiles plus lourdes peuvent ne pas exploser en supernovae, mais simplement imploser tranquillement dans des trous noirs (2021, 6 septembre), consulté le 8 septembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-09-heavier-stars-supernovae – imploser tranquillement. html

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