Les étoiles comme le soleil sont remarquablement constantes. Leur luminosité ne varie que de 0,1 % au fil des années et des décennies, grâce à la fusion de l’hydrogène en hélium qui les alimente. Ce processus permettra au soleil de continuer à briller de manière constante pendant environ 5 milliards d'années supplémentaires, mais lorsque les étoiles épuiseront leur combustible nucléaire, leur mort peut conduire à des effets pyrotechniques.

Le soleil finira par mourir en grandissant puis en se condensant en un type d’étoile appelé naine blanche. Mais des étoiles plus de huit fois plus massives que le soleil meurent violemment dans une explosion appelée supernova.

Les supernovae ne se produisent à travers la Voie lactée que quelques fois par siècle, et ces violentes explosions sont généralement suffisamment lointaines pour que les gens sur Terre ne s'en aperçoivent pas. Pour qu'une étoile mourante ait un effet sur la vie sur notre planète, il faudrait qu'elle devienne une supernova à moins de 100 années-lumière de la Terre.

Je suis un astronome qui étudie la cosmologie et les trous noirs.

Dans mes écrits sur les fins cosmiques, j'ai décrit la menace posée par les cataclysmes stellaires tels que les supernovae et les phénomènes associés tels que les sursauts gamma. La plupart de ces cataclysmes sont lointains, mais lorsqu'ils se produisent plus près de chez nous, ils peuvent constituer une menace pour la vie sur Terre.

La mort d'une étoile massive

Très peu d’étoiles sont suffisamment massives pour mourir dans une supernova. Mais quand on le fait, elle rivalise brièvement avec la luminosité de milliards d’étoiles. À raison d'une supernova tous les 50 ans et avec 100 milliards de galaxies dans l'univers, quelque part dans l'univers, une supernova explose tous les centièmes de seconde.

L'étoile mourante émet un rayonnement de haute énergie sous forme de rayons gamma. Les rayons gamma sont une forme de rayonnement électromagnétique dont les longueurs d’onde sont beaucoup plus courtes que les ondes lumineuses, ce qui signifie qu’ils sont invisibles à l’œil humain. L'étoile mourante libère également un torrent de particules de haute énergie sous forme de rayons cosmiques :des particules subatomiques se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.

Les supernovae dans la Voie lactée sont rares, mais quelques-unes ont été suffisamment proches de la Terre pour que les documents historiques en parlent. En 185 après J.-C., une étoile est apparue à un endroit où aucune étoile n’avait été vue auparavant. C'était probablement une supernova.

Des observateurs du monde entier ont vu une étoile brillante apparaître soudainement en 1006 après J.-C. Les astronomes l'ont ensuite comparée à une supernova située à 7 200 années-lumière. Puis, en 1054 après J.-C., les astronomes chinois ont enregistré une étoile visible dans le ciel diurne qu'ils ont ensuite identifiée comme une supernova à 6 500 années-lumière.

Johannes Kepler a observé la dernière supernova dans la Voie Lactée en 1604, donc d'un point de vue statistique, la prochaine est en retard.

À 600 années-lumière de nous, la supergéante rouge Bételgeuse dans la constellation d'Orion est l'étoile massive la plus proche approchant de la fin de sa vie. Lorsqu'elle deviendra supernova, elle brillera aussi fort que la pleine lune pour ceux qui l'observeront depuis la Terre, sans causer de dommages à la vie sur notre planète.

Dommages radioactifs

Si une étoile devient une supernova suffisamment près de la Terre, le rayonnement gamma pourrait endommager une partie de la protection planétaire qui permet à la vie de prospérer sur Terre. Il y a un retard dû à la vitesse limitée de la lumière. Si une supernova explose à 100 années-lumière, il nous faut 100 ans pour la voir.

Les astronomes ont trouvé des preuves d'une supernova à 300 années-lumière qui a explosé il y a 2,5 millions d'années. Les atomes radioactifs piégés dans les sédiments des fonds marins sont les signes révélateurs de cet événement. Le rayonnement des rayons gamma a érodé la couche d'ozone, qui protège la vie sur Terre des rayonnements nocifs du soleil. Cet événement aurait refroidi le climat, entraînant l'extinction de certaines espèces anciennes.

La sécurité face à une supernova s’accompagne d’une plus grande distance. Les rayons gamma et les rayons cosmiques se propagent dans toutes les directions une fois émis par une supernova, de sorte que la fraction qui atteint la Terre diminue avec la distance. Par exemple, imaginez deux supernovae identiques, l’une étant 10 fois plus proche de la Terre que l’autre. La Terre recevrait un rayonnement environ cent fois plus puissant provenant d'un événement plus proche.

Une supernova dans un rayon de 30 années-lumière serait catastrophique, appauvrissant gravement la couche d’ozone, perturbant la chaîne alimentaire marine et provoquant probablement une extinction massive. Certains astronomes pensent que les supernovae voisines ont déclenché une série d'extinctions massives il y a 360 à 375 millions d'années. Heureusement, ces événements se produisent dans un rayon de 30 années-lumière seulement tous les quelques centaines de millions d'années.

Quand les étoiles à neutrons entrent en collision

Mais les supernovae ne sont pas les seuls événements à émettre des rayons gamma. Les collisions d'étoiles à neutrons provoquent des phénomènes de haute énergie allant des rayons gamma aux ondes gravitationnelles.

Laissées sur place après l’explosion d’une supernova, les étoiles à neutrons sont des boules de matière de la taille d’une ville avec la densité d’un noyau atomique, donc 300 000 milliards de fois plus denses que le soleil. Ces collisions ont créé une grande partie de l’or et des métaux précieux sur Terre. La pression intense provoquée par la collision de deux objets ultradenses force les neutrons à pénétrer dans les noyaux atomiques, ce qui crée des éléments plus lourds tels que l'or et le platine.

Une collision d’étoiles à neutrons génère une intense explosion de rayons gamma. Ces rayons gamma sont concentrés dans un jet étroit de rayonnement qui a un grand impact.

Si la Terre se trouvait dans la ligne de mire d’un sursaut gamma dans un rayon de 10 000 années-lumière, soit 10 % du diamètre de la galaxie, l’éclatement endommagerait gravement la couche d’ozone. Cela endommagerait également l'ADN à l'intérieur des cellules des organismes, à un niveau qui tuerait de nombreuses formes de vie simples comme les bactéries.

Cela semble inquiétant, mais les étoiles à neutrons ne se forment généralement pas par paires, il n'y a donc qu'une seule collision dans la Voie Lactée tous les 10 000 ans environ. Elles sont 100 fois plus rares que les explosions de supernova. Dans l'univers entier, il y a une collision d'étoiles à neutrons toutes les quelques minutes.

Les sursauts gamma ne constituent peut-être pas une menace imminente pour la vie sur Terre, mais sur des échelles de temps très longues, ils toucheront inévitablement la Terre. Les chances qu'un sursaut gamma déclenche une extinction massive sont de 50 % au cours des 500 derniers millions d'années et de 90 % au cours des 4 milliards d'années depuis qu'il y a eu de la vie sur Terre.

D’après ce calcul, il est fort probable qu’un sursaut gamma ait provoqué l’une des cinq extinctions massives au cours des 500 derniers millions d’années. Les astronomes affirment qu'un sursaut gamma a provoqué la première extinction massive il y a 440 millions d'années, lorsque 60 % de toutes les créatures marines ont disparu.

Un rappel récent

Les événements astrophysiques les plus extrêmes ont une longue portée. Cela a été rappelé aux astronomes en octobre 2022, lorsqu'une impulsion de rayonnement a balayé le système solaire et a surchargé tous les télescopes à rayons gamma de l'espace.

Il s’agit du sursaut gamma le plus brillant jamais produit depuis le début de la civilisation humaine. Le rayonnement a provoqué une perturbation soudaine de l'ionosphère terrestre, même si la source était une explosion située à près de 2 milliards d'années-lumière. La vie sur Terre n'a pas été affectée, mais le fait que cela ait modifié l'ionosphère donne à réfléchir :une explosion similaire dans la Voie lactée serait un million de fois plus brillante.