Une avancée notable dans la compréhension des supernovae exotiques, ces explosions stellaires hors normes, vient de franchir un palier décisif. Une équipe internationale dirigée par Ke-Jung Chen de l'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) à Taiwan, a effectué la première simulation en haute résolution et en 3D de ces phénomènes, offrant des réponses à des questions longtemps posées.
Une supernova est une explosion spectaculaire qui signe la fin de vie d'une étoile massive. Ces événements cosmiques sont d'un intérêt majeur pour l'astrophysique, tant pour leur rôle dans l'origine de la vie que pour leur importance dans le cycle de vie des étoiles. Pendant des années, les simulations se sont contentées de modèles en une dimension, incapables de rendre compte de la turbulence générée pendant ces explosions.
La simulation en trois dimensions de la supernova exotique révèle les structures turbulentes générées pendant l'expulsion de matière dans l'explosion. Ces structures turbulentes influencent ensuite la luminosité et la structure de l'explosion de toute la supernova.
Crédit: Ke-Jung Chen/ASIAA Ke-Jung Chen et son équipe ont eu recours à des superordinateurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'Observatoire astronomique national du Japon pour effectuer leurs calculs. La simulation en 3D permet de mieux comprendre la physique des supernovae exotiques, notamment les supernovae superlumineuses, qui sont 100 fois plus brillantes que les supernovae ordinaires. Certains de ces phénomènes, appelés "éternellement lumineux", peuvent maintenir leur luminosité pendant plusieurs années, voire plus.
Pourquoi ces supernovae exotiques sont-elles si particulières ? Selon les astronomes, elles pourraient provenir d'étoiles massives atypiques, dont les masses varient entre 80 et 140 fois celle du Soleil. À la fin de leur cycle de vie, ces étoiles géantes subissent des réactions de fusion du carbone, créant des conditions propices à des explosions exceptionnelles.
La simulation en haute résolution montre également que la turbulence joue un rôle crucial dans la luminosité et la structure de l'explosion de ces supernovae. Cette turbulence, née de mouvements irréguliers des fluides, conduit à des dynamiques complexes, influant sur la libération et le transfert d'énergie. Ce qui, à son tour, affecte la luminosité et l'apparence de la supernova.
La répartition physique finale de la supernova exotique, avec quatre quadrants de couleurs distinctes représentant différentes quantités physiques.
Crédit: Ke-Jung Chen/ASIAA
Ce travail ambitieux a nécessité plus de 5 millions d'heures de calcul sur des superordinateurs. Il ouvre la voie à une meilleure compréhension des dernières étapes de l'évolution des étoiles massives et des mécanismes d'explosion qui les accompagnent.