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Comment faire une hypernova

Comment feriez-vous une hypernova?

Les hypernovas sont les plus puissants supernova explosions dans l'univers, 10 à 100 fois plus lumineux qu'une supernova typique. C'est assez d'énergie pour effacer complètement notre soleil 100 000 fois, ou assez d'énergie pour fournir la consommation électrique totale actuelle de notre monde pour les milliards, milliards, milliards d'années à venir.

Mais si les hypernovae sont sans aucun doute féroces, elles sont aussi incroyablement rares et nous n'en avons vu que quelques dizaines d'exemples dans des études du cosmos réalisées au cours des dernières décennies. Il est si peu connu que les astronomes ont même du mal à les classer, parfois en les appelant hypernovae, parfois en supernovae superlumineuses et parfois en les appelant diverses sous-classifications de supernova régulière. Avec si peu d'informations, les scientifiques ont même du mal à comprendre comment ils se forment et ce qui les rend si puissants.

Voici quelques façons dont les scientifiques pensent que ces explosions brillantes et féroces peuvent se former:

Voici le collapsar

Quand des étoiles massives meurent, ils sortent avec un sérieux coup. Au cours des dernières minutes de leur vie, ils forment un noyau dense de fer et de nickel. Contrairement aux éléments plus légers, la fusion du fer sape l'énergie, plutôt que de la libérer. Sans énergie pour supporter le poids écrasant de la propre atmosphère de l'étoile, un effondrement catastrophique s'installe.

Mais dans les derniers moments de l'étoile, son noyau écrasé se convertit en une boule de neutrons presque purs, qui arrête brièvement sa chute, déclenchant un grand rebond suivi d'une explosion spectaculaire – une supernova.

Parfois, ce noyau résiduel survit, passant à une retraite tranquille depuis des éons en tant qu'étoile à neutrons. Mais parfois, lorsque l'étoile fait 40 fois la masse du soleil ou plus, cette boule dense de neutrons est impuissante contre l'écrasement écrasant de la gravité, et elle n'en a même pas l'occasion. D'autres fois, pour les petites étoiles, lorsque les conditions sont propices, il y a suffisamment de matériel et il s'effondre sur l'étoile à neutrons nouveau-né après l'explosion initiale.

Dans les deux cas, l'étoile à neutrons se replie sur elle-même, rien ne pouvant empêcher la gravité de faire ce qu'elle fait le mieux: rendre les choses plus petites. Et dans ce cas, la source ultime de gravité imparable s'installe: un trou noir est né.

Si cette étoile tournait rapidement, des tonnes sur d'innombrables tonnes de matériaux tourbillonnant et se jetant dans le trou noir émergeant feraient exploser les forces de l'électricité et du magnétisme dans une frénésie, créant les bonnes conditions pour lancer des jets de matériaux, explosant loin du trou noir à a presque la vitesse de la lumière. Ces jets seraient ensuite projetés dans n'importe quel éjecta tremblant de l'explosion initiale, le rallumant dans un éclat ardent et formant peut-être certaines des hypernovae que nous voyons dans notre ciel.

Tirer le tapis

Une vue plus large d'une hypernova en action, telle qu'imaginée par un artiste. (Crédit d'image: Anna Serena Esposito)

Tandis que le "trou noir"Le modèle est capable d'expliquer un comportement d'hypernova, il ne peut pas tout expliquer. Une autre source potentielle de ces formidables explosions peut provenir du cœur des étoiles elles-mêmes.

À l'intérieur des noyaux d'étoiles géantes, des éléments fusionnent pour libérer de l'énergie sous forme de rayonnement. Ce rayonnement pousse le gaz environnant, le soutenant de l'effondrement gravitationnel. Tout cela est bien beau et peut garder l'étoile en marche pendant des millions, voire des milliards d'années.

Mais vous savez comment combiner un électron avec son anti-particule, appelé positron, et libérer un tas d'énergie pure? Cette énergie se présente sous la forme d'un rayon gamma, un peu de rayonnement de haute énergie.

Eh bien, ce processus peut en fait se produire tout aussi facilement en sens inverse: si vous avez un rayon gamma de haute énergie, il peut un jour décider de se transformer spontanément en une paire de particules, un électron et un positron.

Ainsi, dans l'enfer qui fait rage au centre d'une étoile, cette «production de paires» se produit tout le temps. Et les électrons et les positrons se retrouvent rapidement, redevenant un rayonnement et permettant à l'étoile de se soutenir. Mais si le cycle se déséquilibre, ne serait-ce qu'un tout petit peu, trop de paires de particules peuvent se former. Si cela se produit, dans la fenêtre ultra-brève avant que les particules ne redeviennent des rayons gamma, l'étoile peut perdre son support.

En moins d'un battement de cœur, le tapis se retire de sous l'étoile, et tout le shebang (une étoile des dizaines de fois plus massive que le soleil) s'effondre sur lui-même dans un naufrage accéléré d'une explosion de supernova, libérant beaucoup plus l'énergie qu'elle ne le ferait normalement, entraînant ainsi une hypernova.

Fratricide

Parfois, les étoiles meurent d'elles-mêmes, comme nous l'avons vu ci-dessus. Mais parfois, les étoiles meurent avec un ami qui regarde, et les choses peuvent devenir très laides, très rapidement.

Parfois, une étoile dans une paire explose et laisse derrière elle une étoile à neutrons. Ensuite, son frère stellaire donnera également un coup de pied dans le seau, explosant dans son propre éclat de gloire.

Si les conditions sont propices, l'étoile qui explose peut déverser suffisamment de matière sur son voisin étoile à neutrons pour déclencher une réaction nucléaire incontrôlée. C'est le même processus qui enflamme les supernovae de type 1a, juste agrandi.

En d'autres termes, une hypernova.

Les astronomes ne savent pas quel mécanisme est le plus courant, mais quelle que soit la nature de ces monstres, elle veut dire des affaires.

En savoir plus en écoutant l'épisode "Qu'est-ce qui alimente une hypernova?" sur le podcast Ask A Spaceman, disponible sur iTunes et sur le Web à http://www.askaspaceman.com. Merci à Ter B., @ genghisgalahad2, @RickWinterfell, MaxxOri, Chris C., Campbell D. et @postmanpat pour les questions qui ont mené à cette pièce! Posez votre propre question sur Twitter en utilisant #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter et facebook.com/PaulMattSutter.

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