Les supernovae jouent un rôle crucial dans la formation de l’univers. Ils éjectent de grandes quantités d’éléments lourds dans l’espace, formant les éléments constitutifs de nouvelles étoiles et planètes. Comprendre le fonctionnement des supernovae est donc essentiel pour comprendre les processus à l’origine de la formation et de l’évolution du cosmos.
Au cœur d’une supernova se trouve le noyau d’une étoile massive qui a épuisé son combustible nucléaire. Ce noyau s'effondre sous l'effet de la gravité, générant une formidable onde de choc qui propulse les couches externes de l'étoile dans l'espace. L’énergie libérée lors de cette explosion est si immense qu’elle éclipse brièvement une galaxie entière.
Les neutrinos sont abondamment produits dans les supernovae, mais leur rôle exact dans l’alimentation des explosions reste énigmatique. Des études antérieures ont suggéré que les neutrinos transportent une quantité importante d'énergie, éteignant potentiellement la supernova. Cependant, la nouvelle étude menée par l’équipe dirigée par RIKEN remet en question cette idée reçue.
Les chercheurs ont utilisé des superordinateurs pour simuler les conditions à l’intérieur d’une supernova et suivre le comportement des neutrinos. Ils ont découvert que les neutrinos peuvent s’entremêler – un phénomène de mécanique quantique dans lequel les particules présentent une forte interdépendance, même lorsqu’elles sont séparées par de grandes distances.
"Nous avons découvert que l'intrication conduit à un nouveau mécanisme de refroidissement", explique Shinya Wanajo, astrophysicien théoricien au RIKEN et auteur principal de l'étude. "Les neutrinos échangent de l'énergie entre eux par intrication, permettant au noyau de la supernova de retenir plus d'énergie et d'alimenter l'explosion."
Cette découverte renverse l’hypothèse précédente selon laquelle les neutrinos agissent uniquement comme un drain d’énergie dans les supernovae. Au lieu de cela, leur enchevêtrement leur permet de jouer un rôle plus complexe, médiateur du transfert d’énergie au sein du noyau explosif et contribuant potentiellement à la violence de l’explosion.
L’étude ouvre de nouvelles voies pour comprendre la physique des supernovae et le rôle des effets quantiques dans la formation du cosmos. Il souligne l’importance de prendre en compte la mécanique quantique lors de la modélisation du comportement des particules dans des conditions extrêmes, repoussant ainsi les limites de la recherche en astrophysique.
Comme le conclut Shinya Wanajo :« Notre étude démontre la profonde influence de la mécanique quantique aux plus grandes échelles de l'univers. Démêler ces phénomènes quantiques est crucial pour faire progresser notre connaissance du cosmos et acquérir une appréciation plus profonde des forces complexes qui façonnent notre existence. "
