Vue d'artiste d'une supernova. Crédits :Pixabay
Dans une étude publiée récemment dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , Le Dr Jade Powell et le Dr Bernhard Mueller du Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) ont simulé trois supernovae à effondrement central à l'aide de superordinateurs de toute l'Australie, y compris le supercalculateur OzSTAR de l'Université de technologie de Swinburne. Les modèles de simulation — qui sont 39 fois, 20 fois et 18 fois plus massives que notre soleil, a révélé de nouvelles informations sur l'explosion d'étoiles massives et la prochaine génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles.
Les supernovae à effondrement du cœur sont la mort explosive d'étoiles massives en fin de vie. Ils font partie des objets les plus lumineux de l'univers et sont le berceau des trous noirs et des étoiles à neutrons. Les ondes gravitationnelles détectées à partir de ces supernovae aident les scientifiques à mieux comprendre l'astrophysique des trous noirs et des étoiles à neutrons.
Futurs détecteurs avancés d'ondes gravitationnelles, conçu pour être plus sensible, pourrait éventuellement détecter une supernova - une supernova à effondrement de noyau pourrait être le premier objet à être observé simultanément dans la lumière électromagnétique, les neutrinos et les ondes gravitationnelles.
Pour détecter une supernova à effondrement de cœur dans les ondes gravitationnelles, les scientifiques doivent prédire à quoi ressemblera le signal des ondes gravitationnelles. Ils utilisent des superordinateurs pour simuler ces explosions cosmiques afin de comprendre leur physique compliquée. Cela leur permet de prédire ce que les détecteurs verront lorsqu'une étoile explosera et ses propriétés observables.
Dans l'étude, les simulations de l'explosion de trois étoiles massives suivent le fonctionnement du moteur de supernova sur une longue durée, ce qui est important pour des prédictions précises des masses d'étoiles à neutrons et de l'énergie d'explosion observable.
Un rendu en volume 3D d'une supernova avec effondrement du cœur. Crédit :Bernhard Mueller, Université Monash
La chercheuse postdoctorale d'OzGrav, Jade Powell, déclare :"Nos modèles sont 39 fois, 20 fois et 18 fois plus massif que notre soleil. Le modèle à 39 masses solaires est important car il tourne très rapidement, et la plupart des simulations précédentes de supernova avec effondrement du cœur de longue durée n'incluent pas les effets de la rotation. »
Les deux modèles les plus massifs produisent des explosions énergétiques alimentées par les neutrinos, mais le plus petit modèle n'a pas explosé. Les étoiles qui n'explosent pas émettent des ondes gravitationnelles de plus faible amplitude, mais la fréquence de leurs ondes gravitationnelles se situe dans la gamme la plus sensible des détecteurs d'ondes gravitationnelles.
"Pour la première fois, nous avons montré que la rotation modifie la relation entre la fréquence des ondes gravitationnelles et les propriétés de l'étoile à neutrons en formation, " explique Powell.
Le modèle à rotation rapide a montré de grandes amplitudes d'ondes gravitationnelles qui rendraient l'étoile en explosion détectable à près de 6,5 millions d'années-lumière par la prochaine génération de détecteurs d'ondes gravitationnelles, comme le télescope Einstein.
