Une supernova serait bien à l’origine du Système solaire

L’effondrement gravitationnel du nuage de gaz et de poussières à l’origine du Système solaire aurait bien été causé par l’onde de choc produite par l’explosion d’une supernova d’après de nouvelles études basées sur l’observation d’une célèbre région de formation d’étoiles dans la Voie lactée.

Lorsque l’on pointe un télescope suffisamment puissant en direction du bord de la constellation d’Ophiuchus et pas très loin de l’étoile Antarès, la fameuse étoile binaire de la constellation du Scorpion qui contient une supergéante rouge, on peut observer l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches du Système solaire. Il s’agit du complexe de Rho Ophiuchi qui apparaît divisé en deux nuages moléculaires poussiéreux principaux, LDN 1688 et LDN 1689.

Cette région de formation d’étoiles est à environ 420 années-lumière du Système solaire et elle tire son nom de la présence d’une étoile multiple constituée de deux étoiles doubles ρ Ophiuchi. Elle contient donc de jeunes protoétoiles dans des amas stellaires résultant de l’effondrement et de la fragmentation gravitationnelle des nuages moléculaires. De fait, c’est un laboratoire de choix pour observer aujourd’hui les processus ayant mené à la naissance du Soleil et de son cortège planétaire il y a plus de 4,5 milliards d’années.

On ne sera donc pas surpris du titre d’un article que vient tout juste de publier dans Nature Astronomy une équipe internationale d’astronomes : A Solar System formation analogue in the Ophiuchus star-forming complex.

La cosmochimie isotopique, clé de la cosmogonie
L’article s’inscrit dans une problématique et une thématique de recherche qui remontent aux années 1970 et qui relèvent de ce que l’on a pu appeler la théorie du Little Bang. Elle est exposée dans des articles que Futura lui avait déjà consacrés et dont certains sont ci-dessous. Pour faire court, la théorie et les observations concernant des nuages moléculaires poussiéreux ne permettent pas de les faire s’effondrer gravitationnellement pour donner une protoétoile entourée d’un disque protoplanétaire, permettant de rendre compte de la naissance du Système solaire.

On pouvait faire intervenir des collisions entre de tels nuages, collisions conduisant à des ondes de choc de compression permettant de surmonter les barrières à l’effondrement gravitationnel. Mais, on pouvait aussi produire de telles ondes à l’occasion de l’explosion en supernova d’une étoile massive contenant au moins 8 à 10 fois la masse du Soleil. Or, non seulement on observe bien ce genre d’astre dans les amas ouverts qui sont des pouponnières de jeunes étoiles mais la découverte de traces éteintes de radioactivité dans les noyaux contenus dans la célèbre météorite d’Allende avait donné du poids à la théorie de la supernova, c’est-à-dire la théorie cosmogonique du Little Bang.

Les cosmochimistes avaient en effet découvert dans Allende les produits de la désintégration radioactive d’un isotope à courte durée de vie de l’aluminium : 26Al. Il semblait évident de prime abord que cet isotope avait été créé par l’explosion d’une supernova et que les noyaux résultant de la nucléosynthèse avaient été injectés rapidement dans la nébuleuse protosolaire, qui allait s’effondrer à l’occasion de l’onde de choc de l’explosion. Mais une variante sans Little Bang avait été avancée récemment, faisant produire les noyaux d’aluminium-26 dans une coquille de matière éjectée par une étoile de type Wolf-Rayet.

Des scénarios testables par des observations à plusieurs longueurs d’onde
Pour tenter de trancher entre les deux modèles cosmochimiques expliquant les observations dans les météorites, les astrophysiciens ont étudié la région de formation d’étoiles d’Ophiuchus avec plusieurs instruments relevant de divers types d’astronomie.

La répartition et les flux d’isotopes d’Aluminium-26 ont été mis en évidence par l’astronomie gamma via l’observatoire Compton Gamma Ray, un vétéran de 30 ans de la Nasa qui a donc permis de détecter les photons gamma émis lors de la désintégration des noyaux de 26Al. Les nuages moléculaires contenant des noyaux plus denses où vont naître des étoiles et les amas stellaires ont, eux, été étudiés à des énergies bien plus basses relevant des rayonnements infrarouges et millimétriques observés par les missions Herschel et Planck de l’ESA.

On voit alors que des flux de 26Al vont des amas stellaires où se trouvent des étoiles de Wolf-Rayet et leurs puissants vents de matière et où se produisent fréquemment des supernovae. En modélisant ces amas il est possible de prendre en compte et d’évaluer l’importance des diverses sources d’aluminium-26. L’analyse statistique des données multispectrales à la lumière de la mobilisation utilisée suggère maintenant que le processus dominant de formation des isotopes de l’aluminium et d’enrichissement des nébuleuses protoplanétaires est bien celui de l’explosion de supernovae. Comme la région de formation d’étoiles Rho Ophiuchi est typique, on peut s’attendre à ce que les conclusions obtenues par les chercheurs soient valables non seulement pour la formation du Système solaire mais aussi pour bien d’autres étoiles avec des exoplanètes dans la Voie lactée.

Toutefois, les travaux présentés dans l’article de Nature suggèrent aussi que les abondances de 26Al peuvent être différentes de plusieurs ordres de grandeur entre les différents systèmes planétaires. Or, dans le cas du Système solaire, on sait que l’aluminium-26 a été une source de chaleur importante au début de l’histoire des planètes et des embryons de planètes rocheuses. On peut donc s’attendre à ce que des exoplanètes telluriques nées dans des régions riches en 26Al soient moins riches en eau, ce qui a bien sûr des implications pour les chercheurs en exobiologie.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/formation-systeme-solaire-supernova-serait-bien-origine-systeme-solaire-17041/

Origine du Système solaire : la théorie du Little Bang est confortée par le nuage de Rho Ophiuchi

L’effondrement gravitationnel du nuage de gaz et de poussières à l’origine du Système solaire aurait bien été causé par l’onde de choc produite par l’explosion d’une supernova d’après de nouvelles études basées sur l’observation d’une célèbre région de formation d’étoiles dans la Voie lactée.

Lorsque l’on pointe un télescope suffisamment puissant en direction du bord de la constellation d’Ophiuchus et pas très loin de l’étoile Antarès, la fameuse étoile binaire de la constellation du Scorpion qui contient une supergéante rouge, on peut observer l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches du Système solaire. Il s’agit du complexe de Rho Ophiuchi qui apparaît divisé en deux nuages moléculaires poussiéreux principaux, LDN 1688 et LDN 1689.

Cette région de formation d’étoiles est à environ 420 années-lumière du Système solaire et elle tire son nom de la présence d’une étoile multiple constituée de deux étoiles doubles ρ Ophiuchi. Elle contient donc de jeunes protoétoiles dans des amas stellaires résultant de l’effondrement et de la fragmentation gravitationnelle des nuages moléculaires. De fait, c’est un laboratoire de choix pour observer aujourd’hui les processus ayant mené à la naissance du Soleil et de son cortège planétaire il y a plus de 4,5 milliards d’années.

On ne sera donc pas surpris du titre d’un article que vient tout juste de publier dans Nature Astronomy une équipe internationale d’astronomes : A Solar System formation analogue in the Ophiuchus star-forming complex.

La cosmochimie isotopique, clé de la cosmogonie
L’article s’inscrit dans une problématique et une thématique de recherche qui remontent aux années 1970 et qui relèvent de ce que l’on a pu appeler la théorie du Little Bang. Elle est exposée dans des articles que Futura lui avait déjà consacrés et dont certains sont ci-dessous. Pour faire court, la théorie et les observations concernant des nuages moléculaires poussiéreux ne permettent pas de les faire s’effondrer gravitationnellement pour donner une protoétoile entourée d’un disque protoplanétaire, permettant de rendre compte de la naissance du Système solaire.

On pouvait faire intervenir des collisions entre de tels nuages, collisions conduisant à des ondes de choc de compression permettant de surmonter les barrières à l’effondrement gravitationnel. Mais, on pouvait aussi produire de telles ondes à l’occasion de l’explosion en supernova d’une étoile massive contenant au moins 8 à 10 fois la masse du Soleil. Or, non seulement on observe bien ce genre d’astre dans les amas ouverts qui sont des pouponnières de jeunes étoiles mais la découverte de traces éteintes de radioactivité dans les noyaux contenus dans la célèbre météorite d’Allende avait donné du poids à la théorie de la supernova, c’est-à-dire la théorie cosmogonique du Little Bang.

Les cosmochimistes avaient en effet découvert dans Allende les produits de la désintégration radioactive d’un isotope à courte durée de vie de l’aluminium : 26Al. Il semblait évident de prime abord que cet isotope avait été créé par l’explosion d’une supernova et que les noyaux résultant de la nucléosynthèse avaient été injectés rapidement dans la nébuleuse protosolaire, qui allait s’effondrer à l’occasion de l’onde de choc de l’explosion. Mais une variante sans Little Bang avait été avancée récemment, faisant produire les noyaux d’aluminium-26 dans une coquille de matière éjectée par une étoile de type Wolf-Rayet.

Des scénarios testables par des observations à plusieurs longueurs d’onde
Pour tenter de trancher entre les deux modèles cosmochimiques expliquant les observations dans les météorites, les astrophysiciens ont étudié la région de formation d’étoiles d’Ophiuchus avec plusieurs instruments relevant de divers types d’astronomie.

La répartition et les flux d’isotopes d’Aluminium-26 ont été mis en évidence par l’astronomie gamma via l’observatoire Compton Gamma Ray, un vétéran de 30 ans de la Nasa qui a donc permis de détecter les photons gamma émis lors de la désintégration des noyaux de 26Al. Les nuages moléculaires contenant des noyaux plus denses où vont naître des étoiles et les amas stellaires ont, eux, été étudiés à des énergies bien plus basses relevant des rayonnements infrarouges et millimétriques observés par les missions Herschel et Planck de l’ESA.

On voit alors que des flux de 26Al vont des amas stellaires où se trouvent des étoiles de Wolf-Rayet et leurs puissants vents de matière et où se produisent fréquemment des supernovae. En modélisant ces amas il est possible de prendre en compte et d’évaluer l’importance des diverses sources d’aluminium-26. L’analyse statistique des données multispectrales à la lumière de la mobilisation utilisée suggère maintenant que le processus dominant de formation des isotopes de l’aluminium et d’enrichissement des nébuleuses protoplanétaires est bien celui de l’explosion de supernovae. Comme la région de formation d’étoiles Rho Ophiuchi est typique, on peut s’attendre à ce que les conclusions obtenues par les chercheurs soient valables non seulement pour la formation du Système solaire mais aussi pour bien d’autres étoiles avec des exoplanètes dans la Voie lactée.

Toutefois, les travaux présentés dans l’article de Nature suggèrent aussi que les abondances de 26Al peuvent être différentes de plusieurs ordres de grandeur entre les différents systèmes planétaires. Or, dans le cas du Système solaire, on sait que l’aluminium-26 a été une source de chaleur importante au début de l’histoire des planètes et des embryons de planètes rocheuses. On peut donc s’attendre à ce que des exoplanètes telluriques nées dans des régions riches en 26Al soient moins riches en eau, ce qui a bien sûr des implications pour les chercheurs en exobiologie.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/formation-systeme-solaire-origine-systeme-solaire-theorie-little-bang-confortee-nuage-rho-ophiuchi-17041/

Une nova est visible la nuit en ce moment

La nova RS Ophiuchi, située dans la constellation du Serpentaire, a connu un soudain gain de luminosité, devenant visible à l’œil nu. Cet évènement attire les astronomes amateurs et professionnels, le dernier phénomène similaire s’étant produit il y a 15 ans.

Une étoile éphémère est apparue dans le ciel nocturne. Les astronomes du monde entier ont constaté un soudain gain de lumière provenant de la nova RS Ophiuchi, située à environ 4.500 années-lumière. L’astre, d’une magnitude apparente de 12,5, connait depuis le 8 août un accroissement de luminosité augmentant sa magnitude à 4,8 et la rendant ainsi observable à l’œil nu. Ce phénomène est une rareté pour observateurs, la dernière éruption de la naine blanche ayant eu lieu il y a 15 ans, en 2006.

Une naine blanche vorace
Si l’on pourrait s’attendre de prime abord aux prémices d’une supernova, RS Opiuchi n’implosera pas, du moins pas dans les jours à venir. L’étoile est une naine blanche, un astre de taille réduite comparable au diamètre de la Terre mais dont la masse et la densité atteignent celles du Soleil. RS Ophiuchi possède cependant une particularité : elle se classe dans la catégorie des novae. Généralement peu lumineuses, les novae ont une magnitude inférieure à 10, sont invisibles à l’œil nu et difficilement perceptibles avec des télescopes amateurs.

La nova RS Ophiuchi. © ESO, Digitized Sky Survey

Une nova connait périodiquement de fortes croissances lumineuses, telles que RS Ophiuchi ces derniers jours. Ce gain de 8 degrés de magnitude provient d’une réaction thermonucléaire. La naine blanche fait partie d’un système stellaire double, gravitant autour d’une géante rouge. Cette dernière, dont la taille peut atteindre 1.000 fois celle du Soleil, est drainée de sa matière par sa jumelle. L’hydrogène et l’hélium vont être capturés et s’accumuler à la surface de la naine blanche et son intense gravité va provoquer une réaction en chaîne chauffant les atomes et provoquant une explosion thermonucléaire.

La surbrillance de RS Ophiuchi n’est cependant que temporaire. Le gain de luminosité de l’astre a déjà atteint son pic luminosité et va peu à peu se réduire jusqu’à atteindre de nouveau sa magnitude habituelle de 12,5.

Vie et mort d’une nova
Malheureusement pour les chasseurs de supernovae, RS Ophiuchi n’est actuellement pas dans sa phase de vie finale. En se basant sur les observations précédentes (1898, 1933, 1958, 1967, 1985 et 2006), la prochaine éruption stellaire devrait prendre place dans 15 ou 20 ans. Mais la nova connaîtra néanmoins une implosion puissante qui la transformera en supernova, et devrait se dérouler lorsque sa voisine géante arrivera à court de matière.

Le déclin de la luminosité de RS Ophiuchi durera un mois, l’étoile perdant 0,1 degré de magnitude par jour pendant 40 jours. Les chercheurs devraient se pencher sur l’observation de la naine blanche, tandis que des astronomes amateurs du monde entier s’affairent à pointer leurs objectifs vers la nova. C’est par ailleurs un amateur irlandais, Keith Geary, qui a été le premier à rapporter le phénomène à l’Association américaine des observateurs d’étoiles variables (AAVSO).

L’étoile devrait encore être visible à l’œil nu durant quelques jours. Elle se situe à proximité de Ο Serpentis, dans le Serpentaire. Son ascension droite est de 17 h 50 m 13.17 s et sa déclinaison de -06° 42′ 28.6″.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/etoile-nova-visible-nuit-ce-moment-92935/

Des scientifiques ont découvert un nouveau type d’explosion spatiale, 10 fois plus énergétique qu’une supernova

Jusqu’à récemment, on pensait que les fusions d’étoiles à neutrons étaient le seul moyen de produire des éléments lourds (plus lourds que le zinc). Ces fusions impliquent le mélange des restes de deux étoiles massives dans un système binaire.

Mais nous savons que les éléments lourds ont été produits pour la première fois peu de temps après le Big Bang, lorsque l’Univers était vraiment jeune. À l’époque, peu de temps s’était écoulé pour que des fusions d’étoiles à neutrons aient même eu lieu. Ainsi, une autre source était nécessaire pour expliquer la présence d’éléments lourds précoces dans la Voie lactée.

La découverte d’une ancienne étoile SMSS J2003-1142 dans le halo de la Voie lactée – qui est la région à peu près sphérique qui entoure la galaxie – fournit la première preuve d’une autre source d’éléments lourds, y compris l’uranium et peut-être l’or.

Dans la recherche publiée dans Nature, il montre que les éléments lourds détectés dans SMSS J2003-1142 ont probablement été produits, non pas par une fusion d’étoiles à neutrons, mais par l’effondrement et l’explosion d’une étoile en rotation rapide avec un champ magnétique puissant et une masse d’environ 25 fois celui du Soleil.

Cet événement d’explosion est appelé “hypernova magnéto-rotationnelle”.

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Alchimie stellaire
Il a été récemment confirmé que les fusions d’étoiles à neutrons sont en effet une source d’éléments lourds dans notre galaxie. Comme son nom l’indique, c’est lorsque deux étoiles à neutrons dans un système binaire fusionnent dans un événement énergétique appelé “kilonova”. Ce processus produit des éléments lourds.

Cependant, les modèles existants de l’évolution chimique de notre galaxie indiquent que les fusions d’étoiles à neutrons à elles seules n’auraient pas pu produire les modèles spécifiques d’éléments que nous voyons dans plusieurs étoiles ancie

Une relique de l’univers primitif
Le SMSS J2003-1142 a été observé pour la première fois en 2016 depuis l’Australie, puis à nouveau en septembre 2019 à l’aide d’un télescope de l’Observatoire européen austral au Chili.

A partir de ces observations, nous avons étudié la composition chimique de l’étoile. Notre analyse a révélé une teneur en fer environ 3 000 fois inférieure à celle du Soleil. En d’autres termes, SMSS J2003-1142 est chimiquement primitif.

Les éléments observés ont probablement été produits par une seule étoile mère, juste après le Big Bang.

Signatures d’une étoile en rotation rapide effondrée
La composition chimique de SMSS J2003-1142 peut révéler la nature et les propriétés de son étoile mère. Ses quantités inhabituellement élevées d’azote, de zinc et d’éléments lourds, dont l’europium et l’uranium, sont particulièrement importantes.

Les niveaux élevés d’azote dans SMSS J2003-1142 indiquent que l’étoile mère avait une rotation rapide, tandis que les niveaux élevés de zinc indiquent que l’énergie de l’explosion était environ dix fois celle d’une supernova « normale », ce qui signifie qu’il s’agirait d’une hypernova. De plus, de grandes quantités d’uranium auraient nécessité la présence de beaucoup de neutrons.

Les éléments lourds que nous pouvons observer dans le SMSS J2003-1142 aujourd’hui sont autant de preuves que cette étoile a été produite à la suite d’une explosion précoce d’hypernova magnétorotationnelle.

Et notre travail a donc fourni la première preuve que les événements d’hypernova magnétorotationnelle sont une source d’éléments lourds dans notre galaxie (à côté des fusions d’étoiles à neutrons).

Qu’en est-il des fusions d’étoiles à neutrons ?
Mais comment savons-nous que ce ne sont pas seulement les fusions d’étoiles à neutrons qui ont conduit aux éléments particuliers que nous trouvons dans SMSS J2003-1142 ? Il y a plusieurs raisons à cela.

Dans notre hypothèse, une seule étoile parente aurait fait tous les éléments observés dans SMSS J2003-1142. D’un autre côté, il aurait fallu beaucoup, beaucoup plus de temps pour que les mêmes éléments soient fabriqués uniquement par des fusions d’étoiles à neutrons. Mais cette époque n’aurait même pas existé si tôt dans la formation de la galaxie lorsque ces éléments ont été fabriqués.

De plus, les fusions d’étoiles à neutrons ne produisent que des éléments lourds, de sorte que des sources supplémentaires telles que la supernova régulière auraient dû se produire pour expliquer d’autres éléments lourds, tels que le calcium, observés dans SMSS J2003-1142. Ce scénario, bien que possible, est plus compliqué et donc moins probable.

Le modèle d’hypernovae magnéto-rotationnelles fournit non seulement un meilleur ajustement aux données, il peut également expliquer la composition du SMSS J2003-1142 à travers un seul événement. Il pourrait s’agir de fusions d’étoiles à neutrons, ainsi que de supernovas magnéto-rotatives, qui pourraient à l’unisson expliquer comment tous les éléments lourds de la Voie lactée ont été créés.

Source : https://www.read-more.net/science/des-scientifiques-ont-decouvert-un-nouveau-type-dexplosion-spatiale-10-fois-plus-energetique-quune-supernova/