NOVAE ET SUPERNOVAE

Les supernovae

Le phénomène de supernova est à la fois très rare, puisqu'il ne survient en moyenne que tous les cinquante ans dans une galaxie comme la nôtre, et très spectaculaire ; l'explosion d'une supernova libère en effet une quantité d'énergie pratiquement égale à 10 p. 100 de celle qui est émise par l'ensemble de la galaxie. Une étoile seule brille alors comme une dizaine de milliards de ses congénères. Dans notre voisinage immédiat, très peu d'étoiles ont terminé leur évolution par ce type d'explosion. Le cas le plus connu est évidemment la supernova du Crabe, qui a explosé en l'an 1054 de notre ère ; cet événement a été rapporté dans les écrits des astronomes chinois de l'époque. L'explosion fut si forte que cette supernova a été visible pendant environ trois semaines en plein jour. Plus près de nous, Tycho Brahe en 1572 et Kepler en 1604 ont chacun également observé l'explosion d'une supernova. On ajoutera à cette liste Cassiopeia A, qui a dû exploser au xvii^e siècle, et SN 1987 A.

Malgré la rareté de cet événement (mille fois plus rare environ que celui de la nova), l'énergie intégrée est environ un million de fois plus importante : les supernovae sont l'un des agents les plus puissants qui gouvernent l'état physique du milieu interstellaire. Ainsi sont fixés la température élevée en dehors des phases denses, l'état d'ionisation, la turbulence ; les supernovae jouent certainement un rôle fondamental dans l'accélération du rayonnement cosmique. Leur explosion éjecte la matière de l'étoile qui subit le phénomène avec des vitesses de l'ordre de 20 000 kilomètres par seconde.

Du point de vue observationnel, on distingue, en première approximation, deux types de supernovae différents. Le type I (fig. 3a) regroupe des explosions de supernovae que l'on rencontre à la fois dans des populations d'étoiles plutôt âgées, comme les galaxies elliptiques, ou bien dans des régions où les étoiles sont jeunes, comme dans les associations d'étoiles O ou B que l'on observe dans les bras spiraux des galaxies spirales. Les supernovae de ce type montrent alors une courbe de lumière (c'est-à-dire une courbe représentant la luminosité de la supernova en fonction du temps) très régulière. On note enfin que l'hydrogène est absent du spectre de ces supernovae. Le type II (fig. 3b), pour sa part, se caractérise par le fait qu'on ne le rencontre que dans les associations d'étoiles très jeunes, que, de plus, les courbes de lumière des supernovae correspondantes sont très irrégulières et, qu'enfin, ces supernovae éjectent un gaz où l'hydrogène est présent.

À toutes les longueurs d'onde, depuis les rayonnements gamma les plus énergétiques jusqu'aux ondes radio (puisque c'est à l'intérieur de tels objets que l'on a découvert de nombreux pulsars), les supernovae se manifestent de façon toujours très spectaculaire. Ce côté grandiose est dû au fait que le phénomène de supernova affecte en presque totalité des étoiles de grande masse, alors que le phénomène de la nova ne concerne que des quantités de matière pratiquement négligeables par rapport à celles qui sont éjectées lors de l'explosion d'une supernova.

Le mécanisme de l'explosion doit répondre à deux critères. D’une part, il doit être suffisamment énergétique pour disperser la plus grande partie de la masse de l'étoile, et pour expliquer les très fortes luminosités observées (une supernova émet environ 10⁴⁴ joules d'énergie en quelques instants, c'est-à-dire la luminosité totale que le Soleil émettrait pendant environ dix milliards d'années). D'autre part, ce mécanisme doit être susceptible (au moins dans la moitié des cas) de laisser subsister un reste, qui est[...]