Supernova : comment se forme-t-elle et quand aura lieu la prochaine ?

SUPERNOVA. Explosions stellaires qui marquent la mort des étoiles les plus massives, les supernovas ont longtemps été observées sans être comprises. Découverte, types et fréquence, faisons le point sur ce phénomène spectaculaire.

Bien qu'elles paraissent immuables vues de la Terre, toutes les étoiles de l'Univers suivent une existence marquée par une naissance, une vie et une mort. Leur durée de vie varie largement selon leur type. La manière dont elles disparaissent ainsi que les traces qu'elles laissent derrière elles sont également diverses. C'est ainsi que les étoiles les plus massives s'éteignent au cours d'explosions spectaculaires que l'on appelle supernovas. De ces supernovas peuvent naître des trous noirs ou encore des nébuleuses.

En octobre 2022, des astronomes ont découvert que les étoiles subissent des changements perceptibles quelques mois avant de se transformer en supernova. Grâce aux télescopes modernes, il est désormais possible de capter ces variations de luminosité et ainsi d'anticiper une supernova imminente. Grâce à cette découverte, les astronomes pourront être alertés si une étoile placée sous surveillance amorce une phase de supernova et ils pourront ainsi étudier le phénomène en temps réel.

Qu'est-ce qu'une supernova ?

Une supernova est un phénomène qui peut avoir lieu lors de la mort d'une étoile. Elle se traduit par une explosion particulièrement lumineuse au cours de laquelle les éléments que l'étoile a créé au cours de sa vie sont expulsés et disséminés autour d'elle. Même lorsqu'on ne les observe pas directement, les supernovas laissent des traces derrière elles en donnant naissance à un trou noir, une nébuleuse ou encore une étoile à neutrons. Ces éléments sont des indices qui permettent aux chercheurs de supposer qu'une supernova a eu lieu par le passé.

Quand aura lieu la prochaine supernova ?

La dernière supernova observée à l'œil nu depuis la Terre a eu lieu en 1987. Localisée dans une galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan, elle a permis de vérifier les théories élaborées autour de ce phénomène au cours des décennies précédentes. Pour dénicher une supernova ayant eu lieu dans la Voie Lactée, il faut remonter à 1604. À l'époque, l'astronome Kepler avait observé attentivement l'évènement. Cela fait donc plus de 400 ans que nous n'avons pas observé de supernova dans notre galaxie. Or, on estime qu'il se produit deux à trois supernovas par siècle dans la Voie Lactée. Statistiquement, il ne serait pas surprenant qu'un tel évènement se produise prochainement.

Parmi les étoiles candidates, Bételgeuse est probablement la plus surveillée. Située à 642,5 années-lumière de la Terre, cette étoile en fin de vie pourrait bien nous offrir un spectacle inoubliable d'ici quelques milliers d'années. Malheureusement, on est actuellement incapable d'évaluer avec plus de précision le moment où la supernova surviendra. Mais les outils modernes nous permettront de déceler des indices de l'imminence de l'explosion quelques heures voire quelques jours avant l'effondrement du cœur de l'étoile.

Quelles sont les chances de voir l'étoile Bételgeuse devenir une supernova ?

Avec un volume d'un milliard de fois celui du Soleil, Bételgeuse est une étoile de type supergéante rouge, ce qui signifie qu'elle est en fin de vie et qu'elle n'aura bientôt plus de carburant pour fonctionner. Une fois le moment venu, Bételgeuse explosera en supernova, offrant un spectacle saisissant depuis la Terre. Pendant plusieurs mois l'étoile brillera alors intensément dans le ciel, la rendant aussi lumineuse qu'un premier quartier de lune. Par la suite, son éclat diminuera, avant de devenir invisible à l'œil nu au bout de deux ou trois ans, estime Futura Sciences.

Cet évènement est imminent à l'échelle de la vie de l'étoile âgée de 10 millions d'années. Cependant, cette imminence est relative à l'échelle humaine puisqu'elle pourrait se produire d'ici plusieurs milliers d'années. En attendant, l'étoile est sous l'étroite surveillance des astronomes.

Quand se produit une supernova ?

Une supernova marque la fin de la vie d'une étoile. Au moment de sa mort, son cœur s'effondre sur lui-même provoquant une explosion qui libère une grande quantité d'énergie sous forme de lumière. Elle brille alors intensément et devient bien plus lumineuse qu'une étoile classique.

Après cette explosion il reste des reliquats de l'évènement. En effet, les éléments qui ont été expulsés au cours de la supernova forment un nuage que l'on appelle rémanent de supernova. Ces nuages ne sont rien d'autre que des nébuleuses. C'est ainsi que s'est formée la nébuleuse du Crabe, issue d'une supernova observée par un astronome chinois entre 1054 et 1056.

Pourquoi une supernova explose ?

Au cours de sa vie, chaque étoile produit des éléments de plus en plus lourds au sein de son cœur. Ces derniers sont créés en fusionnant des éléments plus légers. Une supernova est une explosion qui a lieu lorsqu'une étoile a accumulé tellement de matière qu'elle se détruit sous son propre poids. Incapable de supporter sa propre force de gravité, elle s'effondre et explose, éjectant les composants qui la constituent à travers l'espace.

Quelle est la taille d'une supernova ?

Les étoiles qui engendrent des supernovas sont des astres bien plus grands que notre Soleil. En effet, à la fin de sa vie, notre étoile ne donnera pas lieu à une supernova car elle est trop petite. Seules des étoiles 1,4 fois plus grandes seront suffisamment massives pour donner lieu à ce type d'évènement. Une étoile huit fois plus grande que le Soleil pourra même laisser place à un trou noir après sa mort.

Est-ce que le Soleil peut devenir une supernova ?

Le Soleil est une étoile trop petite pour devenir une supernova. Il s'agit d'une étoile de type naine jaune. Aujourd'hui âgé de 4,6 milliards d'années, on estime qu'il devrait encore vivre environ 5 milliards d'années avant de manquer de carburant pour effectuer ses réactions thermonucléaires. Il se transformera alors peu à peu en géante rouge puis en naine blanche au lieu d'exploser en supernova comme les étoiles plus massives.

Quelle est la vitesse d'une supernova ?

Lors de l'explosion d'une supernova, les éléments qui constituent l'étoile sont expulsés à plusieurs milliers de kilomètres par seconde. L'astrophysicienne Anna Decourchelle qui travaille au CEA estime que "tout ou partie de la matière stellaire est projetée à très grande vitesse (quelques 10 000 kilomètres par seconde) dans le milieu interstellaire", rapporte le site de l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers.

Quelle est la puissance d'une supernova ?

L'explosion d'une supernova libère une puissance équivalente à plusieurs centaines de millions de fois la luminosité du Soleil. La supernova la plus puissante jamais mesurée, nommée SN 2015L, est deux fois plus puissante que les supernovas classiques. Repérée en 2015 par un astronome chinois en Californie, cette supernova serait située à environ trois milliards d'années-lumière de la Terre. D'après le magazine National Geographic, l'explosion ainsi générée a été évaluée 570 milliards de fois plus brillante que le Soleil.

Quels sont les différents types de supernovas ?

Une supernova correspond à la mort d'une étoile suffisamment massive pour s'effondrer sous son propre poids, provoquant une explosion spectaculaire. Il existe deux types de supernovas qui résultent de deux processus bien distincts :

Les supernovas par effondrement de cœur sont la catégorie la plus connue. Elles se produisent lorsqu'une étoile bien plus massive que le Soleil arrive en fin de vie. Au cours de son existence, l'étoile crée des éléments de plus en plus lourds en son cœur en fusionnant des éléments plus légers. Lorsque son cœur de fer est formé, l'étoile s'effondre sous sa propre gravité, provoquant une onde de choc qui rebondit sur le cœur et souffle les couches extérieures de l'étoile. C'est cette explosion que l'on appelle supernova.

La deuxième catégorie correspond aux supernovas thermonucléaires. Ce type de supernova se produit à partir d'un système binaire, c'est-à-dire de deux étoiles qui tournent autour d'un centre de gravité commun. Pour qu'une supernova ait lieu, une de ces deux étoiles doit être une naine blanche, c'est-à-dire un cadavre d'étoile. Cette dernière capture la matière de l'étoile qui l'accompagne lorsqu'elle passe à proximité. Lorsque la naine a accumulé suffisamment de matière et atteint une masse critique, elle ne peut plus résister à sa propre gravité. Elle s'effondre alors, provoquant une explosion qui la désintègre totalement : c'est la supernova.

Comment une supernova devient un trou noir ?

Lorsque l'étoile mourante s'effondre sur elle-même, elle expulse ses couches externes à très grande vitesse : c'est la supernova. Son centre en revanche se concentre sous la forme d'un point infiniment petit que l'on appelle "singularité". C'est une sorte de bille extrêmement petite et extrêmement dense qui constitue le centre du trou noir. Sa force de gravité est tellement grande que rien ne peut échapper à son attraction, pas même la lumière qu'il absorbe, c'est pourquoi on ne peut pas voir à l'intérieur d'un trou noir.

Quel est le plus grand résidu de supernova connu ?

En 2021, une équipe menée par Werner Becker de l'Institut Max Planck en Allemagne a découvert le plus grand rémanent de supernova connu. Il s'agit du rémanent Hoinga, observé à l'aide d'un télescope à rayons X lancé en 2019 portant le nom de eROSITA. Embarqué dans un satellite russo-allemand, l'engin a pu estimer la taille apparente du résidu de supernova à environ 90 fois plus grand que la pleine lune. Situé entre 1 470 et 3 915 années-lumière de la Terre, ce résidu aurait entre 21 000 et 150 000 ans et pourrait être le fruit d'une supernova thermonucléaire, rapporte SciencePost.

Qui a découvert la supernova ?

Des supernovas ont été observées depuis des siècles par des astronomes de différents pays. La première supernova répertoriée est datée de l'an 185. Elle a été remarquée par des astronomes chinois qui l'ont qualifiée d'"étoile invitée", ce qui signifie qu'il s'agit d'une étoile apparue de manière temporaire dans le ciel. À l'époque, le concept de supernova n'était pas encore connu. Il faudra attendre 1930 pour que le phénomène soit compris et encore quelques années pour que le terme "supernova" fasse son apparition dans la communauté scientifique, grâce aux astronomes Fritz Zwicky et Walter Baade.