Une étude récente sur les neutrinos pré-supernova – de minuscules particules cosmiques extrêmement difficiles à détecter – a permis aux scientifiques de faire un pas de plus vers la compréhension de ce qui arrive aux étoiles avant qu'elles n'explosent et ne meurent. L'étude, co-écrit par le chercheur postdoctoral Ryosuke Hirai du Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav) de l'Université Monash a étudié des modèles d'évolution stellaire pour tester des prédictions incertaines.

Quand une étoile meurt, il émet un grand nombre de neutrinos qui seraient à l'origine de l'explosion de la supernova qui en résulte. Les neutrinos circulent librement à travers et hors de l'étoile avant que l'explosion n'atteigne la surface de l'étoile. Les scientifiques peuvent alors détecter les neutrinos avant que la supernova ne se produise; En réalité, quelques dizaines de neutrinos ont été détectés à partir d'une supernova qui a explosé en 1987, plusieurs heures avant que l'explosion ne soit vue à la lumière.

La prochaine génération de détecteurs de neutrinos devrait en détecter environ 50, 000 neutrinos d'un même type de supernova. La technologie est devenue si puissante que les scientifiques prédisent qu'ils détecteront les faibles signaux de neutrinos qui sortiront quelques jours avant l'explosion; comme une sorte de prévision de supernova, il donnera aux astronomes un avertissement pour capter la première lumière d'une supernova. C'est également l'un des seuls moyens d'extraire directement des informations du noyau d'une étoile, de la même manière qu'une image radiographique de votre corps, sauf que c'est pour les étoiles. Mais une image radiographique n'a de sens que si vous savez ce que vous regardez.

Bien qu'il y ait une compréhension générale de la façon dont une étoile massive évolue et explose, les scientifiques sont encore incertains quant à la période qui a précédé l'explosion de la supernova. De nombreux physiciens ont tenté de modéliser ces phases finales, mais les résultats semblent aléatoires; il n'y a aucun moyen de confirmer s'ils sont corrects. Étant donné que les détections de neutrinos pré-supernova permettent aux scientifiques de mieux évaluer ces modèles, une équipe de scientifiques d'OzGrav a étudié les derniers stades des modèles d'évolution stellaire et leur pertinence pour les estimations des neutrinos pré-supernova.

Le chercheur et co-auteur d'OzGrav, Ryosuke Hirai, déclare :« Cela nous aidera à tirer le meilleur parti des informations des futures détections de neutrinos pré-supernova. Dans cette première étude, nous avons exploré l'incertitude d'une seule étoile qui est 15 fois la masse du soleil. L'émission de neutrinos calculée à partir de ces modèles stellaires différait grandement par la luminosité des neutrinos. Cela signifie que les estimations des neutrinos pré-supernova sont très sensibles à ces petits détails du modèle stellaire."

L'étude a révélé l'incertitude importante des prédictions des neutrinos pré-supernova, ainsi que la relation entre les caractéristiques des neutrinos et les propriétés de l'étoile.

"La prochaine supernova dans notre galaxie peut arriver n'importe quel jour, et les scientifiques sont impatients de détecter les neutrinos pré-supernova, mais nous ne savons toujours pas ce que nous pouvons en apprendre. Cette étude présente les premières étapes de l'interprétation des données. Finalement, nous pourrons utiliser les neutrinos pré-supernova pour comprendre des parties cruciales de l'évolution des étoiles massives et le mécanisme d'explosion de la supernova."