Comprendre l'explosion thermonucléaire des supernovae de type Ia - explosions stellaires puissantes et lumineuses - n'est possible qu'à travers des modèles théoriques, qui auparavant n'étaient pas en mesure d'expliquer le mécanisme qui a fait exploser l'explosion.

L'un des éléments clés de cette explosion, présent pratiquement dans tous les modèles, est la formation d'une onde de réaction supersonique appelée détonation, qui peut voyager plus vite que la vitesse du son et est capable de brûler toute la matière d'une étoile avant qu'elle ne se disperse dans le vide de l'espace.

Mais, la physique des mécanismes qui créent une détonation dans une étoile a été insaisissable.

Maintenant, une équipe de chercheurs de l'Université du Connecticut, Université A&M du Texas, Université de Floride centrale, Laboratoire de recherche navale, et Air Force Research Laboratory a développé une théorie qui met en lumière le processus énigmatique de la formation des détonations au cœur de ces événements astronomiques remarquables.

La recherche, publié le 1er novembre dans Science , offre une compréhension critique de ce processus physique à la fois dans les étoiles et dans les systèmes chimiques sur Terre. Il était dirigé par Alexei Poludnenko, UConn School of Engineering et Texas A&M University; en collaboration avec Jessica Chambers et Kareem Ahmed, l'Université de Floride centrale; Vadim Gamezo, le Laboratoire de recherche navale; et Brian Taylor, le laboratoire de recherche de l'armée de l'air.

Pour la première fois, les chercheurs ont pu démontrer le processus de formation de la détonation à partir d'une flamme subsonique lente en utilisant à la fois des expériences et des simulations numériques réalisées sur certains des plus grands superordinateurs du pays. Ils ont également appliqué avec succès les résultats pour prédire les conditions de formation de la détonation dans l'un des scénarios théoriques classiques d'explosion de supernova de type Ia.

Les explosions de supernovae de type Ia se produisent lorsque le carbone et l'oxygène s'accumulent à une densité d'environ 1, 000 tonnes par centimètre cube dans le noyau stellaire brûlent rapidement, réactions thermonucléaires. L'explosion qui en résulte perturbe une étoile en quelques secondes et éjecte la majeure partie de sa masse tout en émettant une quantité d'énergie égale à l'énergie émise par l'étoile pendant toute sa durée de vie.

Typiquement, pour former une détonation, la combustion doit se produire dans un cadre confiné avec des murs, obstacles, ou des limites, qui peuvent confiner les ondes de pression libérées par la combustion.

Au fur et à mesure que la pression monte, des ondes de choc se forment, qui peuvent croître en force au point où ils peuvent comprimer le mélange réactif, l'enflammer et produire un front supersonique auto-entretenu. Les étoiles n'ont pas de murs ou d'obstacles, ce qui rend la formation d'une détonation énigmatique.