NOVAE ET SUPERNOVAE

Lorsque l'on compare le ciel avec ce qui se passe sur Terre, on constate que celui-ci semble à peu près immuable alors que les événements sur Terre nous paraissent se dérouler à un rythme échevelé : une étoile comme le Soleil brille avec le même éclat depuis 4,5 milliards d'années et les astrophysiciens prédisent qu'elle doit conserver un aspect à peu près identique pendant encore cinq autres milliards d'années. En comparant ces échelles de temps avec celles de nos propres vies, ces dernières paraissent bien éphémères à côté de l'évolution de la quasi-totalité des étoiles. Cependant, les yeux avertis des astronomes constatent parfois qu'une étoile apparemment tranquille explose brutalement. Dans la nuit du 23 au 24 février 1987, une étoile est ainsi apparue brusquement dans le Grand Nuage de Magellan ; cette supernova, SN 1987 A, a atteint la magnitude visuelle 6,5, malgré sa distance, évaluée à 51,4 kiloparsecs. Les écrits des astronomes chinois relatent l'explosion, encore plus spectaculaire, d'une étoile dans la constellation du Taureau en l'an 1054 de notre ère. Après avoir explosé, cette étoile était si brillante qu'elle demeurait visible en plein jour. Un très petit nombre d'étoiles explosent donc, et le propos de cet article est d'évoquer les caractéristiques et l'intérêt de ces explosions. C'est en effet à partir de certaines de ces explosions qu'une grande partie des éléments chimiques, dont nous sommes nous-mêmes formés, ont été constitués puis dispersés dans le milieu interstellaire avant de se rassembler dans la nébuleuse protosolaire.

Évolution des étoiles

Principales phases dans l'activité d'une étoile.Une étoile naît de la contraction d'une nébuleuse de gaz et de poussière interstellaires.À sa naissance, l'étoile apparaît bleue en raison de la température élevée de sa surface résultant des réactions thermonucléaires qui se... 

Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

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Les novae et les supernovae constituent, par l'ensemble de leurs propriétés, deux classes bien distinctes d'astres explosifs que nous allons donc analyser en étudiant successivement leurs propriétés observationnelles et les hypothèses présentées pour rendre compte de ces phénomènes.

Les novae

Les novae constituent une classe très disparate d'objets mais elles ont toutes la caractéristique de voir leur luminosité augmenter fortement puis décroître. La grande variété de novae susceptibles d'être observées vient principalement du facteur d'augmentation de la luminosité. Certaines novae, dites novae naines, ne voient leur luminosité augmenter que par des facteurs de l'ordre de 100 (fig. 1). Ces augmentations de luminosité surviennent alors très fréquemment avec des périodicités de l'ordre de quelques mois. D'autres, au contraire – par exemple la nova qui est apparue brusquement en août 1975 dans la constellation du Cygne –, voient leur luminosité augmenter par des facteurs qui peuvent aller jusqu'à 10⁶. Dans le cas de ces novae très énergétiques, on ne constate pas de récurrence du phénomène.

Étoile variable V838 Monocerotis

V838 Monocerotis est une étoile variable, distante d'environ 20 000 années-lumière, qui est devenue une nova au début de 2002: sa luminosité devint brusquement 600 000 fois plus grande que celle du Soleil. 

Crédits : NASA/ ESA & The Hubble Heritage Team

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SS Cygni : courbe de lumière

Courbe de lumière de la nova naine SS Cygni. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Il existe en fait une corrélation, remarquée dans les années 1930 par les astronomes soviétiques Boris Vassilievitch Koukarkin et Pavel Petrovitch Paranego, selon laquelle plus les changements de luminosité subis par une nova sont grands, plus il s'écoule de temps entre deux explosions.

Les astrophysiciens se sont très rapidement interrogés sur la nature du ou des mécanismes qui affectent quelques dizaines d'étoiles de notre Galaxie. Une caractéristique de ces étoiles semble être commune à toutes, qu'elles soient novae naines ou au contraire novae très énergétiques : toutes semblent appartenir à des systèmes d'étoiles doubles. C'est à partir de cette caractéristique que l'on explique les mécanismes qui sont à l'origine de l'explosion ou de l'apparition de la nova. Le système binaire qui contient la « candidate » nova est constitué d'une naine blanche (la candidate) qui gravite autour d'une étoile froide géante. Lorsque la matière de cette étoile froide dépasse un certain rayon, dit rayon de Roche (du nom du mathématicien et astronome français Édouard Roche, qui a calculé vers le milieu du xix^e siècle les caractéristiques de l'effet simultané de la gravité de deux corps en rotation l'un par rapport à l'autre), cette matière est davantage attirée par la naine blanche que par les régions centrales de l'étoile à laquelle elle appartenait. Cette attraction la conduit à former autour de la naine blanche ce que l'on appelle un disque d'accrétion. Ce disque de matière a une température très élevée et son comportement détermine les différences que l'on rencontre d'une sous-classe de nova à une autre. Dans le cas des novae naines, l'éruption est due à la formation de région [...]

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