Une explosion massive d'une source jusqu'alors inconnue, 10 fois plus énergétique qu'une supernova, pourrait être la réponse à un mystère de la Voie lactée vieux de 13 milliards d'années.

Les astronomes dirigés par David Yong, Gary Da Costa et Chiaki Kobayashi du Centre d'excellence australien ARC en astrophysique du ciel en 3 dimensions (ASTRO 3D) basé à l'Université nationale australienne (ANU) ont potentiellement découvert la première preuve de la destruction d'une étoile en rotation rapide effondrée - un phénomène ils décrivent comme une « hypernova magnéto-rotationnelle ».

Le type de cataclysme jusqu'alors inconnu, qui s'est produit à peine un milliard d'années après le Big Bang, est l'explication la plus probable de la présence de quantités inhabituellement élevées de certains éléments détectés dans une autre étoile de la Voie lactée extrêmement ancienne et « primitive ».

Cette étoile, connu sous le nom de SMSS J200322.54-114203.3, contient de plus grandes quantités d'éléments métalliques, dont le zinc, uranium, l'europium et éventuellement l'or, que d'autres du même âge.

Les fusions d'étoiles à neutrons - les sources acceptées du matériel nécessaire pour les forger - ne suffisent pas à expliquer leur présence.

Les astronomes calculent que seul l'effondrement violent d'une étoile très précoce, amplifié par une rotation rapide et la présence d'un fort champ magnétique, peut expliquer les neutrons supplémentaires nécessaires.

La recherche est publiée aujourd'hui dans la revue La nature .

"L'étoile que nous observons a un rapport fer/hydrogène environ 3000 fois inférieur à celui du Soleil, ce qui signifie qu'il s'agit d'une étoile très rare :ce que nous appelons une étoile extrêmement pauvre en métaux, " a déclaré le Dr Yong, qui est basé à l'ANU.

"Toutefois, le fait qu'il contienne des quantités beaucoup plus importantes que prévu de certains éléments plus lourds signifie qu'il est encore plus rare - une vraie aiguille dans une botte de foin."

Les premières étoiles de l'univers étaient presque entièrement constituées d'hydrogène et d'hélium. Enfin, ils se sont effondrés et ont explosé, se transformer en étoiles à neutrons ou en trous noirs, produisant des éléments plus lourds qui ont été incorporés en infimes quantités dans la prochaine génération d'étoiles, la plus ancienne encore existante.

Les taux et les énergies de ces morts d'étoiles sont devenus bien connus ces dernières années, ainsi la quantité d'éléments lourds qu'ils produisent est bien calculée. Et, pour SMSS J200322.54-114203.3, les sommes ne s'additionnent tout simplement pas.

"Les quantités supplémentaires de ces éléments devaient venir de quelque part, " a déclaré le professeur agrégé Chiaki Kobayashi de l'Université du Hertfordshire, ROYAUME-UNI.

"Nous trouvons maintenant pour la première fois des preuves d'observation indiquant directement qu'il y avait un autre type d'hypernova produisant tous les éléments stables du tableau périodique à la fois - une explosion de noyau d'une étoile massive fortement magnétisée à rotation rapide. C'est la seule chose qui explique les résultats."

Les hypernovae sont connues depuis la fin des années 1990. Cependant, c'est la première fois qu'on en détecte une combinant à la fois une rotation rapide et un fort magnétisme.

"C'est une mort explosive pour la star, " a déclaré le Dr Yong. " Nous calculons qu'il y a 13 milliards d'années, J200322.54-114203.3 s'est formé à partir d'une soupe chimique qui contenait les restes de ce type d'hypernova. Personne n'a jamais découvert ce phénomène auparavant."

J200322.54-114203.3 se trouve à 7500 années-lumière du Soleil, et orbites dans le halo de la Voie lactée.

Un autre co-auteur, Le lauréat du prix Nobel et vice-chancelier de l'ANU, le professeur Brian Schmidt, ajoutée, "La forte abondance de zinc est un marqueur certain d'une hypernova, une supernova très énergétique."

Responsable de l'équipe First Stars en ASTRO 3D, Professeur Gary Da Costa de l'ANU, a expliqué que l'étoile a été identifiée pour la première fois par un projet appelé le relevé SkyMapper du ciel austral.

"L'étoile a d'abord été identifiée comme extrêmement pauvre en métaux à l'aide de SkyMapper et du télescope ANU de 2,3 m à l'observatoire de Siding Spring dans l'ouest de la Nouvelle-Galles du Sud, ", a-t-il déclaré. "Des observations détaillées ont ensuite été obtenues avec le très grand télescope de 8 m de l'Observatoire européen austral au Chili."

Réalisateur ASTRO 3D, Professeur Lisa Kewley, a commenté :"C'est une découverte extrêmement importante qui révèle une nouvelle voie pour la formation d'éléments lourds dans l'univers infantile."

D'autres membres de l'équipe de recherche sont basés au Massachusetts Institute of Technology aux États-Unis, Université de Stockholm en Suède, l'Institut Max Planck d'Astrophysique en Allemagne, L'Istituto Nazionale di Astrofisica d'Italie, et l'Université australienne de Nouvelle-Galles du Sud.