Astrophysique : des vents galactiques dévastateurs et des étoiles qui s’autodétruisent sans laisser de trace

Deux études récentes viennent d’enrichir considérablement notre compréhension des phénomènes les plus violents de l’univers, des vents capables de tuer des galaxies entières aux explosions d’étoiles si catastrophiques qu’elles n’abandonnent rien derrière elles.

Des galaxies mortes-nées dans l’univers primitif

Depuis que le télescope spatial James Webb est opérationnel, les astronomes font face à un mystère persistant : l’univers jeune — moins d’un milliard d’années après le Big Bang — est parsemé de galaxies dites « mortes », c’est-à-dire qui ont cessé de former des étoiles alors qu’elles auraient dû être en pleine croissance. Comment des galaxies pouvaient-elles mourir avant même d’avoir vraiment vécu ?

Une équipe de l’Université de technologie de Swinburne, à Melbourne, dirigée par l’astronome Rebecca Davies, apporte une réponse publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En observant la galaxie CRISTAL-02 — un ensemble de plusieurs galaxies en phase finale de fusion, datant d’environ un milliard d’années après la formation de l’univers — les chercheurs ont mis en évidence un phénomène aussi paradoxal que dévastateur.

CRISTAL-02 forme des étoiles à une cadence deux fois supérieure à celle de galaxies de taille comparable. C’est précisément cette frénésie créatrice qui scelle sa perte. Les étoiles massives produites en masse s’éteignent rapidement dans des supernovas puissantes, qui génèrent des vents d’une intensité considérable. Ces vents combinés expulsent hors de la galaxie les immenses nuages de gaz froid qui constituent sa matière première pour former de nouvelles étoiles — condamnant ainsi CRISTAL-02 à une mort annoncée en moins de cinquante millions d’années.

« Si ce soufflage rapide se poursuit, la galaxie pourrait être morte en moins de cinquante millions d’années, ce qui expliquerait l’origine des mystérieuses galaxies mortes massives dans l’univers primitif », a indiqué Rebecca Davies. Près de la moitié des grandes galaxies de l’univers jeune étaient en interaction avec d’autres galaxies voisines — ces collisions fréquentes, dans un cosmos alors beaucoup plus dense, auraient déclenché partout le même mécanisme suicidaire.

Jusqu’ici, on pensait que seuls les trous noirs supermassifs pouvaient générer des vents assez puissants pour détruire une grande galaxie. Cette observation suggère qu’un mécanisme bien plus courant — la fusion de galaxies déclenchant une formation stellaire explosive — pourrait être tout aussi meurtrier.

Une étoile géante disparue sans laisser de trace

La deuxième étude décrit une explosion stellaire d’un type encore plus rare. En 2023, des astronomes ont détecté dans une galaxie naine située à 1,3 milliard d’années-lumière un événement désigné SN 2023vbw : une étoile qui a mis cent quatre-vingt-dix jours à atteindre son pic de luminosité avant de s’éteindre rapidement — une courbe lumineuse radicalement différente de celle d’une supernova classique.

L’analyse de la quantité de matière éjectée lors de l’explosion a permis d’estimer que cette étoile était une supergéante bleue, une des catégories d’astres les plus chauds et les plus lumineux qui soient, pesant entre 170 et 350 fois la masse du Soleil. Sa mort relève d’un processus connu théoriquement mais rarement observé : la supernova à instabilité de paires.

Dans une telle étoile, le cœur brûle à une température si extrême qu’il produit des rayons gamma. Mais si ces photons sont trop énergétiques, ils se transforment en paires électron-positron en heurtant les couches externes de l’étoile, perdant ainsi leur capacité à exercer une pression vers l’extérieur. Si l’étoile est en outre pauvre en métaux lourds, un effondrement partiel s’enclenche, déclenchant une cascade d’explosions thermonucléaires qui déchirent l’astre avec une violence telle qu’il ne subsiste absolument rien — ni noyau dense, ni trou noir, ni nuage de débris identifiable.

L’étoile s’est littéralement détruite elle-même jusqu’au néant. Pour les astronomes, cette observation constitue l’une des rares confirmations directes d’un phénomène qui pourrait expliquer pourquoi certaines masses de trous noirs théoriquement possibles n’ont jamais été détectées : les étoiles suffisamment massives pour les former disparaissent intégralement lors de leur mort.

Photo : DR

[cc] Article rédigé par la rédaction de breizh-info.com et relu et corrigé (orthographe, syntaxe) par une intelligence artificielle.

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