Supernova

Qu'est-ce qu'une supernova ?

Le cas extrême de production d'énergie lumineuse (enfin, un des cas extrêmes, car le Big Bang lui-même est encore bien au-delà...) Dans l'univers est celui de la supernova. Il s'agit d'une étoile qui à une certaine phase de son existence se trouve dépasser une certaine masse critique; cela peut provenir de sa naissance (elle est née trop grosse) ou de son évolution (elle était en orbite avec une autre étoile qui a déversé sa matière sur elle).A un certain moment, la gravitation l'emporte et l'étoile subit un effondrement catastrophique de son noyau, suivi d'un rebond qui disperse dans l'espace une partie de sa masse. Juste avant le rebond, des température extraordinaires sont atteintes (jusqu'à cent milliards de degrés), qui permettent le déclenchement de réactions de fusion nucléaires interdites jusque-là. Une quantité phénoménale d'énergie lumineuse est alors émise, et l'étoile moribonde est brièvement aussi brillante que toute la galaxie dans laquelle elle se trouve. Le reste de l'étoile devient une naine blanche, une étoile à neutrons ou un trou noir; des atomes lourds indispensables à la vie sont produits dans l'explosion, mais ceci est une autre histoire...

Naissance d'une supernova

L'évolution d'une étoile est plus généralement une suite de phases stables de réactions thermonucléaires faisant intervenir des noyaux de plus en plus lourds, entrecoupées d'effondrements gravitationnels qui sont stoppés quand la "cendre" précédente devient à son tour "combustible".

Le détail des phases est d'une grande complexité, et dépend à peu près uniquement de la masse initiale de l'étoile. Une étoile plus massive connaîtra plus de phases thermonucléaires, sera beaucoup plus brillante dans chacune de ces phases, et y passera beaucoup moins de temps. L'étoile prend peu à peu une structure en pelure d'oignon, avec de minces couches concentriques dévolues à la combustion résiduelle des divers noyaux atomiques; au centre s'accumule un noyau de fer et de nickel...Mais ceci a une fin : le fer ne peut être utilisé comme combustible dans une étoile; en effet, la fusion de noyaux de fer consomme de l'énergie au lieu d'en produire. L'étoile massive qui est arrivée jusque là va se trouver brutalement amenée à suivre un scénario catastrophique, que l'on peut simplifier ainsi :

• les couches internes privées de ressources énergétiques sont brutalement (en une fraction de seconde) écrasées par la gravitation.

• les couches externes, ainsi privées de support, se précipitent sur le noyau compact.

• "l'atterrissage" est d'une violence telle que la température monte à plusieurs milliards de degrés, et que l'énergie mécanique dégagée souffle littéralement les couches externes vers l'extérieur, détruisant l'étoile en une simple seconde. Dans ce temps très court, tous les éléments plus lourds que le fer, qui ont été synthétisés dans le choc, sont expulsés dans le milieu interstellaire environnant. Pendant quelques heures, la supernova est à elle seule plus brillante que toute la galaxie dans laquelle elle se trouve.

• le coeur, écrasé à son tour, devient une étoile à neutrons, ou, s'il est assez massif, un trou noir.

L'onde de choc se propage dans le milieu interstellaire, y déclenchant la compression et l'effondrement de nuages moléculaires : de nouvelles étoiles vont naître...