"Nous sommes faits de trucs d'étoiles, " a déclaré l'astronome Carl Sagan. Les réactions nucléaires qui se sont produites dans les étoiles anciennes ont généré une grande partie de la matière qui compose notre corps, notre planète et notre système solaire. Quand les étoiles explosent dans des morts violentes appelées supernovae, ces éléments nouvellement formés s'échappent et se répandent dans l'univers.

Une supernova en particulier remet en question les modèles des astronomes sur la façon dont les étoiles en explosion distribuent leurs éléments. La supernova SN 2014C a radicalement changé d'apparence au cours d'une année, apparemment parce qu'il avait rejeté beaucoup de matériel à la fin de sa vie. Cela ne rentre dans aucune catégorie reconnue de la façon dont une explosion stellaire devrait se produire. Pour l'expliquer, les scientifiques doivent reconsidérer les idées établies sur la façon dont les étoiles massives vivent leur vie avant d'exploser.

"Cette 'supernova caméléon' peut représenter un nouveau mécanisme de la façon dont les étoiles massives livrent au reste de l'univers des éléments créés dans leur noyau, " dit Raffaella Margutti, professeur adjoint de physique et d'astronomie à la Northwestern University d'Evanston, Illinois. Margutti a dirigé une étude sur la supernova SN 2014C publiée cette semaine dans le Journal d'astrophysique .

Un mystère de supernova

Les astronomes classent les étoiles qui explosent en fonction de la présence ou non d'hydrogène dans l'événement. Alors que les étoiles commencent leur vie avec de l'hydrogène fusionnant en hélium, les grandes étoiles proches de la mort d'une supernova n'ont plus d'hydrogène comme carburant. Les supernovae dans lesquelles très peu d'hydrogène est présent sont appelées « Type I ». Ceux qui ont une abondance d'hydrogène, qui sont plus rares, sont appelés « Type II ».

Mais SN 2014C, découvert en 2014 dans une galaxie spirale à environ 36 à 46 millions d'années-lumière, est différent. En le regardant dans les longueurs d'onde optiques avec divers télescopes au sol, les astronomes ont conclu que SN 2014C s'était transformé d'une supernova de type I à une supernova de type II après l'effondrement de son noyau, comme indiqué dans une étude menée en 2015 par Dan Milisavljevic au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Massachusetts. Les premières observations n'ont pas détecté d'hydrogène, mais, au bout d'un an environ, il était clair que les ondes de choc se propageant à partir de l'explosion frappaient une coquille de matériau dominé par l'hydrogène à l'extérieur de l'étoile.

Dans la nouvelle étude, Le satellite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, avec sa capacité unique à observer le rayonnement dans la gamme d'énergie des rayons X durs - les rayons X les plus énergétiques - a permis aux scientifiques de voir comment la température des électrons accélérés par le choc de la supernova a changé au fil du temps. Ils ont utilisé cette mesure pour estimer à quelle vitesse la supernova s'est étendue et combien de matériau se trouve dans la coque externe.

Pour créer cette coquille, Le SN 2014C a fait quelque chose de vraiment mystérieux :il a rejeté beaucoup de matière, principalement de l'hydrogène, mais aussi des éléments plus lourds, des décennies voire des siècles avant d'exploser. En réalité, l'étoile a éjecté l'équivalent de la masse du soleil. Normalement, les stars ne jettent pas de matériel si tard dans leur vie.

"Expulser ce matériau tard dans la vie est probablement une façon pour les étoiles de donner des éléments, qu'ils produisent au cours de leur vie, retour dans leur environnement, " dit Margutti, membre du Centre d'exploration interdisciplinaire et de recherche en astrophysique de Northwestern.

Les observatoires Chandra et Swift de la NASA ont également été utilisés pour brosser davantage le tableau de l'évolution de la supernova. L'ensemble des observations a montré que, étonnamment, la supernova s'est éclaircie aux rayons X après l'explosion initiale, démontrant qu'il doit y avoir une enveloppe de matériau, préalablement éjecté par l'étoile, que les ondes de choc avaient frappé.

Remise en cause des théories existantes

Pourquoi l'étoile rejetterait-elle autant d'hydrogène avant d'exploser ? Une théorie est qu'il manque quelque chose dans notre compréhension des réactions nucléaires qui se produisent dans les noyaux de masse, étoiles sujettes aux supernovas. Une autre possibilité est que l'étoile ne soit pas morte seule - une étoile compagnon dans un système binaire peut avoir influencé la vie et la mort inhabituelle de l'ancêtre de SN 2014C. Cette deuxième théorie correspond à l'observation selon laquelle environ sept étoiles massives sur dix ont des compagnons.

L'étude suggère que les astronomes devraient prêter attention à la vie des étoiles massives au cours des siècles avant qu'elles n'explosent. Les astronomes continueront également de surveiller les conséquences de cette supernova déroutante.

"L'idée qu'une étoile puisse expulser une telle quantité de matière dans un court intervalle est complètement nouvelle, " a déclaré Fiona Harrison, Chercheur principal de NuSTAR basé à Caltech à Pasadena. "Cela remet en question nos idées fondamentales sur l'évolution des étoiles massives, et finalement exploser, distribuant les éléments chimiques nécessaires à la vie."