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ISOLDE éclaire le mystère des étoiles mourantes

Une expérience menée auprès d’ISOLDE au CERN pourrait aider les scientifiques à comprendre pourquoi les étoiles massives s’effondrent sur elles-mêmes

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ISOLDE éclaire le mystère des étoiles mourantes

La SN1987A est la supernova la plus proche qu’on ait pu observer depuis quatre siècles (Photo : Pete Challis/NASA, ESA)

Que se passe-t-il à l’intérieur d’une étoile mourante ? Une expérience, menée récemment auprès de l’accélérateur REX au CERN, pourrait aider les astrophysiciens à recalculer l’âge de certaines grosses explosions de l’Univers.

Une supernova à effondrement de cœur provoque une explosion stellaire spectaculaire qui peut temporairement surpasser en éclat une galaxie entière. Ces explosions se produisent lorsque des étoiles massives, huit fois plus massives que notre soleil, s’effondrent sur elles-mêmes en rejetant dans l’espace d’énormes quantités de matière et d’énergie. Le cœur de ces étoiles s’effondre rapidement pour former ensuite soit une étoile à neutrons soit un trou noir.

Les premières secondes qui suivent une telle explosion sont bien connues. Les éléments qui se trouvent à l'intérieur et à proximité du cœur de l'étoile sont d’abord décomposés par des photons de haute énergie en protons, neutrons et particules alpha. Des neutrinos sont ensuite produits en grande quantité. Mais la suite reste un mystère que les astrophysiciens s’efforcent de résoudre.

Les télescopes optiques révèlent peu de détails sur le mécanisme de l’explosion. Par contre, les observatoires à rayons gamma offrent des indices intéressants, en particulier en ce qui concerne les rayons gamma produits par le titane-44. Cet isotope du titane, qui se crée naturellement au sein des supernovas, est détecté au moment de son éjection, lors de l’explosion. La quantité de titane-44 éjecté indique aux astrophysiciens de quelle manière la supernova a explosé.

En étudiant le comportement du titane-44 à des énergies proches de celles produites au cœur d’une étoile en cours d’effondrement, des chercheurs au CERN espèrent comprendre le mécanisme de ces supernovas.

Dans un article publié en mars, ils font part d’une expérience dans laquelle a été utilisé du titane-44, recueilli dans des déchets d’accélérateur à l'Institut Paul Scherrer (PSI), en Suisse.

L’équipe REX, utilisant l’installation ISOLDE au CERN, a accéléré un faisceau de titane-44 dans une chambre remplie d’hélium gazeux afin d'observer les collisions entre l'isotope et les atomes d'hélium. Ces mesures, qui simulent les réactions se produisant dans la zone riche en silicium située juste au-dessus du cœur d’une supernova qui explose, indiquent que la quantité d’isotope rejetée est plus importante qu’on ne le croyait.

Les données ainsi obtenues pourront aider les astrophysiciens à recalculer l’âge de certaines grosses explosions de l'Univers.