L’étoile ayant causé l’explosion la plus brillante jamais enregistrée dans l’univers fait se poser de nouvelles questions aux astrophysiciens

Atlantico : En 2022, un impressionnant rayon de lumière a été observé. Ce rayon provient de l'explosion d’une supernova. Si ce genre d'explosion est connu pourquoi ce phénomène précis a autant impressionné la communauté scientifique, notamment les chercheurs de l'Université Northwestern de l'Illinois et de l'Université de l'Utah qui viennent de publier une nouvelle étude ?

Olivier Sanguy : Ce «rayon de lumière» a été remarqué en raison de son intensité dans le rayonnement gamma. Constaté en octobre 2022, le phénomène a duré 7 minutes et s’est distingué par une intensité 100 fois supérieure à ce qui avait été mesuré auparavant. Les événements gamma de ce type, liés à une supernova ne sont pas exceptionnels. C’est bien la magnitude constatée qui l’est. Fort heureusement, la coordination des observatoires au niveau international a permis de diriger plusieurs télescopes, dont le James Webb Space Telescope, vers la source concernée afin de cumuler les données. 

En théorie, ce genre d'explosion participe à la création des métaux précieux tels que l’or. Mais dans le cas présent ces éléments n’ont pas été observés. En quoi cela crée un nouveau mystère ?

Il faut tout d’abord rappeler que, lors du Big Bang, les seuls atomes formés ont été les plus légers, à savoir essentiellement de l’hélium et du deutérium (isotope de l’hydrogène) avec un peu de lithium et de béryllium. C’est ce qu’on appelle la nucléosynthèse primordiale. Le souci est que nous sommes entourés, et constitués, d’éléments plus «lourds» comme le fer, l’oxygène ou le carbone. On sait qu’ils ont été forgés grâce aux réactions nucléaires au sein des étoiles qui les ont dispersées en explosant. D’où l’expression, exacte, comme quoi nous sommes faits de poussières d’étoiles. C’est la nucléosynthèse stellaire. Ces deux mécanismes n’expliquent cependant pas tous les éléments. Il y a la spallation cosmique (action des rayonnements cosmiques qui produisent quelques éléments comme le bore) et surtout la nucléosynthèse explosive, ce que vous évoquez dans votre question. Les conditions propres à une supernova permettent ainsi la création de soufre, de potassium, de chrome, cobalt ou nickel. La liste n’est pas exhaustive. Quant à l’or ou d’autres métaux lourds comme le platine ou l’uranium, on penche pour la fin des étoiles les plus extrêmes afin de réunir les conditions nécessaires et pas seulement la supernova «courante». Le mystère pour le flash gamma d’octobre 2022 est que l’étoile concernée qui a explosé ne montre pas de traces d’or ou d’autres métaux qu’on associe théoriquement à un événement aussi fort.

Un autre mystère subsiste, l'explosion n’était pas aussi puissante qu’imaginée au vu des rayons gammas enregistrés. En quoi cela remet en cause notre compréhension de l’astronomie ?

En fait, des astronomes envisagent que la puissance du rayonnement gamma (100 fois au-dessus des mesures habituelles rappelons-le) ne soit pas forcément liée à l’importance de la supernova. Première possibilité, un tel flash gamma a pu avoir une autre source que la supernova. Celle-ci serait donc alors banale et l’absence d’or ou d’autres métaux lourds sans surprise. Une idée avancée par Peter Blanchard de la Northwestern University aux États-Unis. Autre possibilité, expliquée par Tanmoy Laskar de l’University of Utah aux États-Unis également, réside dans la concentration du jet de lumière en question. Il s’appuie sur une comparaison avec une lampe-torche dont on peut concentrer le flux de lumière. Si on la dirige droit dans vos yeux, l’éclat de celle-ci vous semble bien plus fort. Les événements gamma comme celui d’octobre 2022 sont associés à des jets de particules. Si celui-ci était concentré et dirigé vers la Terre, on comprend sa forte magnitude sans avoir besoin d’une supernova extrême. Les deux scientifiques cités ont participé à l’étude de l’événement d’octobre 2022. Leur conclusion est qu’il faut continuer à observer les supernovae afin de consolider ou éventuellement remettre en cause, les mécanismes et niveaux d’énergie nécessaires à la création de métaux lourds.