Comprendre les Supernovæ (type II, Ib, Ic)

[LeDébutant]

Vous avez déjà entendu la phrase : "nous sommes poussière d'étoile" ? C'est vrai !! Nous sommes réellement constitués de supernova et de matière d'étoile. Comprenons comment est-ce possible...

 

 

 

 

Une Supernova à effondrement de coeur peut être décrite comme l'explosion d'une étoile massive (8 masses solaires ou plus). C'est une explosion d'une énorme violence. Pendant quelques instants, l'astre brille autant que toutes les étoiles de notre galaxie réunies. Et ce n'est là qu'une infime partie de l'énergie qu'elle lâche alors. L'énergie dégagée sous forme de vents stellaires  par les débris est 100 fois plus importante.

 

 

Pour commencer, une étoile est composée principalement (à sa naissance) d'hydrogène, qu'elle va fusionner pour constituer de l'hélium. Quand son coeur tombe en panne d'hydrogène, elle essaie de bruler son hélium pour en faire du carbone 12 (6 protons + 6 neutrons) et de l'oxygène 16 (8 protons + 8 neutrons). Pour 90 % des étoiles, elles n'arrivent pas à fusionner leur hélium; faute d'avoir une masse suffisante, leur coeur ne se réchauffera jamais assez pour déclencher la fusion du combustible suivant. Elles deviennent alors des naines blanches, pas plus grosses que la Terre, et ne produisent plus d'énergie. De moins en moins brillantes, elles s'éteignent sans faire de vagues (sauf exception, type 1A, les supernovae thermonucléaires). C'est ce destin qui attend notre soleil. Il formera probablement une nébuleuse planétaire (en expulsant certains éléments) comme M57, la lyre ; ou encore nec 7293, la nébuleuse hélix.

 

La nébuleuse de l'Hélice, vue mixant des images du télescope spatial Hubble et de l'observatoire de Kitt Peak

 

 

Pour les autres étoiles, pesant 8 soleil ou plus, la fabrication d'éléments de plus en plus lourds se poursuit.

 

Une fois l'hélium consommé, leur coeur se contracte, s'échauffe assez pour atteindre 1 milliard de degrés, seuil à partir duquel le carbone peut à son tour se transformer en oxygène, puis du néon, et du magnésium. Plus les atomes sont lourds, plus il faut des températures élevées pour que s'enclenche leur fusion. 

 

Mais chaque nouvelle fusion est plus courte que la précédente. Celle du silicium ne dure que 24 h, la toute dernière de la vie d'une étoile.

Car avec ses 26 protons et ses 30 neutrons, le noyau de fer 56 est le plus stable de tous les atomes de l'univers. Il ne pourra jamais fusionner.

 

 

La suite se développe en 6 étapes :

 

1. À deux doigts de devenir une supernova, l'étoile en fin de vie est énorme, avec un diamètre de plus d'un milliard de kilomètres.

 

2.La fusion du silicium en fer, qui a débuté il y a moins de 24 h, est sur le point de s'achever dons son coeur. Au fil du temps, ce dernier s'est entouré des couches des éléments fusionnés, avec une structure en peau d'oignons.

 

3. Quand la fusion cesse dans le coeur, il s'effondre sur lui même sous l'effet de la gravité. Mais les parties les plus internes chutent plus rapidement que les parties périphériques.

 

4. En un dixième de seconde, le diamètre du coeur se réduit de 3 000 km à quelques centaines de kilomètres. Sa partie centrale s'est tellement compactée que la matière y change de nature, le plasma de fer devient une boule de neutrons de 10 km de rayons, incompressible. La matière du reste du coeur, toujours attirée par la gravité, rebondit dessus.

 

5. Par ce rebond, la matière prend la direction opposée en formant un front uni et dense, qui pousse avec une énergie incroyable : on parle "d'onde de choc", laquelle se propage dans le coeur, éclatant et emportant les noyaux de fer sur sa route.

 

6. L'onde de choc pousse la première couche d'enveloppe, riche en silicium (Si), en y déclenchant des réactions de fusion nucléaire. Elle frappe les couches les unes après les autres, en provoquant d'autres fusions. Tous les éléments du tableau périodique, (sauf éléments fabriqués par l'homme), sont donc synthétisés dans une supernova. Quelques heures après l'effondrement, c'est la surface de l'étoile qui est secouée, rendant le phénomène visible.

 

 

En éxpulsant ses éléments dans l'univers, la supernova fertilise le cosmos, pour "fabriquer" d'autres étoiles, planètes, et finalement nous et tous ce qui nous entoure.

 

 

Extrait de : "Supernova !", dans science&vie junior hors série "espace", n°144 novembre 2020

Source de toutes les images : wikipedia

 

 

Pour les astronomes amateurs, cela correspond à M1, ou les dentelles du cygne par exemple.

 

Posez vos questions !

 

 

 

Modifié 31 octobre 2021 par LeDébutant

[gerard33]

il y a une heure, LeDébutant a dit :

Posez vos questions !

Doit-on avancer ou reculer le réveil ? 

Depuis ce matin je me demande 🤔

[LeDébutant]

Merci pour ta question d'une grande utilité à la science. Je rigole. Mais bon fait un ptit' effort. Pose de vrai question.

 

J'avoue que ça ma fait sourire mais soyons sérieux.

[Flogus]

Il y a 3 heures, LeDébutant a dit :

Posez vos questions !

Ca ne répond pas à la promesse du titre : quelles sont les différences entre les types II, Ib et Ic ?

[LeDébutant]

Alors :

 

- Les II,Ib, et Ic appartiennent toutes à la catégorie des supernovae à effondrement de coeur.

La différence est que pour les Ib et Ic, les scientifiques ne connaissent pas encore le mécanisme de leur formation, et qu'elles ne présentent pas de silicium (Si) dans leur spectre. Les Ic ne présentent pas non plus d'hélium. Les scientifiques pensent qu'il s'agit d'étoile en fin de vie, qui a utilisé son hydrogène, et qui n'est donc pas présent dans leur spectre.

Les supernova Ib sont probablement l'effondrement d'une étoile de Wolf-Rayet.

 

Il existe dans tous ça les supernovas de type 1a, les supernova thermonucléaires. En gros, une naine blanche aspire la masse de son compagnon jusqu'a explosé.

 

Si tu préfère les vidéos :

Pour plus d'informations : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-supernova-60/

 

Ou alors : 

 https://fr.wikipedia.org/wiki/Supernova#Type_II,_Ib_et_Ic

 

https://fr.wikipedia.org/wiki/Supernova_thermonucléaire

 

Sinon il y a aussi : https://www.youtube.com/results?search_query=supernova

[LH44]

Il y a 5 heures, LeDébutant a dit :

En gros, une naine blanche aspire la masse de son compagnon jusqu'a explosé.

 

 

Pareil que les autres c'est en raison de l'effondrement de son coeur après avoir atteint la limite de Chandrasekhar qu'elle explose. Les SN de type Ia servent aussi à mesurer les distances car la courbe de luminosité intrinsèque est sensiblement la même dans cette famille. Alors que les SN Ia sont parmi les plus lumineuses du ciel, les SN II bien que dégageant plus d'énergie sont moins lumineuse mais expulse leur énergie sous forme de neutrinos que l'on cherche à capter sur Terre dans divers projets expérimentaux : Deep Underground Neutrino Experiment (dunescience.org). Enfin statistiquement nous observons 4 fois plus de supernova de type Ia que de type II (tous sous type confondu) : Bright Supernova pages - Statistics for 2021 (rochesterastronomy.org)

 

Un site à consulter régulièrement pour avoir les dernières supernovas détectées : Bright Supernova pages - Sorted by Magnitude (rochesterastronomy.org)

Modifié 31 octobre 2021 par LH44

[LeDébutant]

Merci d'avoir ajouté ça !

Pour rester dans les statistiqurs, les astrophysiciens observent en moyenne 1 à 3 supernovae par siecle dans la Voie Lactée.

 

Pour les astronomes amateur, je precise que des scientifiques ont decouvert une galaxie qui possede 10 fois le taux de la Voie Lactée avec 2 fois moins d'étoiles. Ceci est probablement dû au fait que cet galaxie possede plusieurs regions a sursauts de formation d'étoiles.

La galaxie en quéstion est ngc 6946, dans la constellation de Cephée. Elle possede une mag app de 9.6. Bonne observation !

[Patcubitus]

Bonjour tout l e monde,

même à ceux qui ont une heure d'avance, voir 2 ! 

 

Très sympa et instructif ton exposé @LeDébutant 

 

Bon ciel

Pat

[VNA]

Bonjour et merci pour l'excellente explication dans la video. 

[LeDébutant]

Merci. Je tenais à vous dire que j'ai 14 ans, donc les fautes d'orthographe, y peut y en avoir baucoup.

 

Si ça vous intéresse je publirai d'autre éxposés, sur les pulsars ou la matière noir par exemple. C'est passionant