Figure 1 :Une supernova crée un nuage de débris qui porte l'empreinte de l'explosion. Dans cette visualisation des données de simulation, un quart de l'enveloppe extérieure du vestige a été retiré pour révéler les amas de matière à l'intérieur (les couleurs désignent des matériaux différents). Crédit :Reproduit de Réf. 1 avec l'autorisation de l'AAS
Les astronomes sont désormais mieux placés pour interpréter les observations des restes de supernova grâce aux simulations informatiques de ces événements cataclysmiques par les astrophysiciens RIKEN.
Quand certains types d'étoiles meurent, ils s'éteignent dans un éclat de gloire – une explosion incroyablement puissante connue sous le nom de supernova. L'une des formes les plus courantes de supernova, type Ia, commence par une étoile naine blanche dense qui a brûlé son carburant hydrogène. La matière provenant d'une étoile compagne peut déclencher une réaction de fusion nucléaire chez le nain, déclenchant une conflagration massive qui crée bon nombre des éléments les plus lourds de l'Univers. Ceux-ci sont projetés vers l'extérieur dans un nuage lumineux connu sous le nom de reste, qui porte l'empreinte de l'explosion.
Gilles Ferrand du laboratoire RIKEN Astrophysical Big Bang et ses collègues au Japon et en Allemagne ont développé des simulations informatiques en trois dimensions qui recréent des supernovae. Leurs simulations comportent deux étapes :la première modélise l'explosion de la supernova elle-même, tandis que le second l'utilise comme entrée pour un modèle du reste de la supernova. "Notre objectif est d'explorer comment différentes conditions d'explosion produisent des restes avec des formes et des compositions caractéristiques, semblables à ceux que nous observons dans notre Galaxie, " explique Ferrand.
Les dernières simulations de l'équipe se concentrent sur deux aspects des supernovae :comment l'explosion s'enflamme à l'intérieur d'une naine blanche, et comment la combustion déchire l'étoile. L'allumage peut commencer à seulement quelques endroits à l'intérieur de la naine blanche, ou il peut être déclenché à plusieurs points simultanément. Pendant ce temps, la combustion peut être une déflagration - un feu turbulent qui se déplace plus lentement que la vitesse locale du son - ou elle peut impliquer une déflagration suivie d'une détonation supersonique.
En associant ces options de différentes manières, les chercheurs ont produit quatre modèles de restes de supernova. « Chaque modèle a ses propriétés distinctives, " dit Ferrand. Par exemple, une supernova avec peu de points d'allumage et une explosion de déflagration ont produit un vestige avec une coquille symétrique qui était décalée du centre de l'explosion. En revanche, une simulation impliquant peu de points d'allumage et une détonation a produit un vestige dans lequel la moitié de l'enveloppe extérieure était deux fois plus épaisse que l'autre moitié. Les restes des simulations de déflagration présentaient également des «coutures» inattendues de matériaux plus denses.
Ces résultats suggèrent que le meilleur moment pour voir l'empreinte d'une supernova sur ses restes est environ 100 à 300 ans après l'explosion. Cette empreinte est visible plus longtemps dans les supernovae avec moins de points d'allumage, et tous les restes des simulations sont devenus globalement sphériques en 500 ans. Ces résultats guideront les astronomes dans leur interprétation des observations des restes de supernova.
