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Nous savons enfin quels éléments sont contenus dans l’explosion d’une supernova

Crédits : ESA / V. Beckmann, NASA - GSFC

Une équipe d’astronomes s’est récemment appuyée sur l’observatoire Chandra X-Ray de la NASA pour examiner l’un des objets les plus célèbres et les plus étudiés de la Voie lactée — les restes d’une étoile explosée, Cassiopée A, à 11 000 années-lumière de la Terre. Ils en ont alors déduit l’emplacement des éléments qui seront ensuite disséminés dans l’espace.

Si Carl Sagan notait il y a quelques années que nous sommes tous faits de poussières d’étoiles, il serait plus précis de dire que nous sommes des poussières de « supernovæ », puisque c’est lors de l’explosion des étoiles que se constituent les éléments les plus lourds qui ensemencent l’espace alentour, en créant de multiples réactions en chaîne. Mais comment sont distribués ces éléments ? En isolant les rayons X produits par les éléments silicium, soufre, calcium et fer, ainsi que l’onde de choc de l’explosion, des chercheurs ont pu déterminer où se trouvaient ces éléments dans la structure 3D de la supernova, et comment ils étaient dynamités dans l’espace.

Cassiopée A explosait il y a peu, probablement autour de l’année 1680. Parce qu’elle est si proche et si « jeune », elle peut nous aider à comprendre comment les étoiles produisent et répandent les éléments communs dans l’Univers. Selon les données récoltées par Chandra, l’explosion de l’étoile aura décimé 10 000 masses terrestres de soufre, 20 000 masses terrestres de silicium, 70 000 masses terrestres de fer et 1 million de masses terrestres d’oxygène. Des recherches antérieures ont également décelé la présence d’azote, de carbone, d’hydrogène et de phosphore. Combinés avec l’oxygène et les éléments récemment isolés, tous les éléments nécessaires à la fabrication de l’ADN ont donc été projetés dans l’espace par Cassiopée A.

Tout l’oxygène de notre Système solaire proviendrait d’explosions comme celle-ci, tout comme environ la moitié du calcium et 40 % du fer. Le reste proviendrait de petites explosions stellaires — parce que les étoiles sont les seules capables de forger ces éléments.

A l’intérieur de Cassiopée se trouve aujourd’hui une étoile à neutrons, les restes de l’étoile qui explosait au 17e siècle. Elle fut jadis une supergéante rouge, environ 16 fois plus massive que le Soleil, estiment les astronomes. La nucléosynthèse ayant fusionné les éléments plus légers avec les plus lourds, la pression de radiation n’était plus suffisante pour maintenir la couche externe de l’étoile. Les vents stellaires ont alors éjecté la matière extérieure de la géante, ne laissant qu’un résidu d’étoile à peu près cinq fois la masse du Soleil.

Le reste de l’étoile s’est ensuite effondré sous l’attraction gravitationnelle massive du noyau, envoyant une onde de choc et des masses de matériaux dans l’espace environnant. Aujourd’hui, ces restes s’étendent sur environ 10 années-lumière à un rythme de 4 000 à 6 000 kilomètres par seconde. Ils continueront à s’étendre pendant des milliers d’années.

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