Une équipe internationale de chercheurs dirigée par un astronome de Monash a créé le plus long modèle 3D cohérent d'une explosion de supernova provoquée par des neutrinos à ce jour, aider les scientifiques à mieux comprendre les morts violentes des étoiles massives.

La recherche, réalisée à l'aide des supercalculateurs Raijin et Magnus en Australie, et d'autres en Allemagne et au Royaume-Uni, a été publié dans le journal Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Les plus grandes explosions de l'Univers, ce qu'on appelle les "supernovae", se produisent lorsque des étoiles plusieurs fois plus grosses que notre propre Soleil atteignent la fin de leur vie et épuisent le combustible nucléaire en leur centre. À ce stade, la partie la plus intérieure de l'étoile, un noyau de fer lui-même environ 1,5 fois plus massif que le Soleil, succombe à la gravité et s'effondre en une étoile à neutrons ultra-dense en une fraction de seconde.

"Les scientifiques se demandent comment l'effondrement d'une étoile se transforme en explosion, " a déclaré l'auteur principal de la recherche, Dr Bernhard Muller, de l'École de physique et d'astronomie, et le Centre Monash d'astrophysique.

"L'équipe de recherche a travaillé sur une solution à ce problème, et la théorie la plus prometteuse suggère que les particules interagissant légères et faibles appelées neutrinos en sont la clé. »

Un grand nombre de neutrinos sont émis par la surface de la jeune étoile à neutrons, et si l'échauffement provoqué par l'effondrement initial est suffisamment fort, la matière chauffée par les neutrinos entraîne une onde de choc en expansion à travers l'étoile et l'effondrement est inversé.

"Les scientifiques ont longtemps tenté de montrer que cette idée fonctionne à l'aide de simulations informatiques, mais les modèles informatiques échouent souvent encore à exploser, et ne peut pas être exécuté assez longtemps pour reproduire les supernovae observées, " a déclaré le Dr Muller.

"Ce qui est crucial pour le succès en 3-D, c'est le barattage violent de matériaux chauds et froids derrière l'onde de choc, qui se développe naturellement en raison de l'échauffement des neutrinos."

L'équipe, composé de chercheurs de l'Université Monash (Australie), Université Queen's de Belfast, et l'Institut Max Planck d'Astrophysique (Allemagne), simulé la fusion de l'oxygène au silicium dans une étoile 18 fois la taille de notre Soleil, pendant les six dernières minutes avant la supernova.

Ils ont découvert qu'ils pouvaient obtenir une explosion réussie parce que la coquille de silicium-oxygène qui s'effondrait était déjà fortement agitée.

Ils ont ensuite suivi l'explosion pendant plus de 2 secondes. Bien qu'il faille encore environ une journée pour que le choc atteigne la surface, ils pouvaient dire que l'explosion et l'étoile à neutrons restante commençaient à ressembler à celles que nous observons dans la nature.

"C'est rassurant que nous obtenions maintenant des modèles d'explosion plausibles sans avoir à les peaufiner à la main, " a déclaré le Dr Bernhard Müller.