Certaines étoiles explosent pour des raisons que nous comprenons à peine.
De nouvelles recherches suggèrent qu’un intrus invisible appuie sur la gâchette.
Une équipe internationale a découvert que les trous noirs primordiaux (PBH) pourraient enflammer des étoiles naines blanches. Ce mécanisme transforme les supernovae standard de type Ia en quelque chose de complètement différent. Ou peut-être quelque chose de familier, simplement déclenché par un imprévu.
Les résultats, publiés dans The Astrophysical Journal, offrent une solution à un mystère chimique persistant. La composition de la Voie Lactée ne correspond pas aux modèles standards. À moins que ces trous noirs fantomatiques ne soient impliqués.
Que sont les trous noirs primordiaux ?
Ce n’est pas le genre que l’on trouve au bout d’une galaxie.
Les PBH sont des vestiges hypothétiques du premier univers. Ils se sont formés à partir des fluctuations de la matière lors de l’inflation cosmique, peu après le Big Bang.
Les scientifiques les considèrent comme des candidats à la matière noire. Ces éléments invisibles qui représentent 90 % de la masse du cosmos. Nous ne pouvons pas les voir. Mais nous savons qu’ils pourraient être là.
Et ils traversent peut-être les étoiles en ce moment.
Lorsqu’un PBH voyage dans l’espace, il peut traverser une étoile. La gravité crée d’intenses forces de marée. Dans le cas d’une naine blanche – le cadavre dense, de la taille de la Terre, d’une étoile de faible masse – ces forces pourraient être catastrophiques.
La pression monte. La fusion nucléaire s’enflamme de manière incontrôlable. Boom. Une supernova de type Ia.
Vérification des empreintes chimiques
Shing-Chi Leung a dirigé cette enquête. Il est professeur adjoint au SUNY Polytechnice Institute et chercheur associé invité à l’Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l’univers. Il a travaillé avec Ken’ichi Nomoto, Alexander Kusenko et Tomoharu Suzuki.
Ils ne se sont pas contentés de théoriser. Ils ont comparé les modèles à la réalité.
Quelles supernovae correspondent à ce profil ?
L’équipe a examiné des restes comme Tycho, Kepler et 3G 397. Ils ont étudié les explosions à proximité, notamment SN 2011fe SN 2012cg, ainsi que des événements plus anciens.
Les résultats ont été frappants. Les explosions déclenchées par le PBH ressemblaient beaucoup aux supernovae standard de type Ia en termes de lumière et de mouvement. C’est un problème pour les observateurs. Comment les différencier ?
En regardant les restes.
Les chercheurs ont analysé les abondances chimiques dans ces restes et dans toute la galaxie. Ils se sont concentrés sur les isotopes radioactifs comme le Ni-56 et le Ni-56, ainsi que sur les éléments stables comme le Mn et le Ni.
“Nos travaux suggèrent que certaines supernovae du ciel pourraient être le résultat de PBH… elles laissent de nombreux indices intéressants dans la nature.”
— Shing-Chi Leung
Ces isotopes jouent le rôle de traceurs. Ils révèlent la masse et la métallicité de la naine blanche qui a explosé. La métallicité signifie ici la quantité d’éléments plus lourds présents lors de la formation de l’étoile. C’est une horloge. Une façon de retracer l’histoire cosmique.
L’ingrédient manquant de la galaxie
C’est ici que cela devient précis.
Les schémas d’enrichissement chimique de la Voie lactée n’avaient aucun sens avec les seuls modèles standards. Les étoiles ont montré des tendances d’abondance qui ne pouvaient pas être expliquées par les taux conventionnels de supernova.
Mais lorsque les chercheurs ont modélisé une fraction non nulle de supernovae de type Ia déclenchées par le PBH, les calculs ont fonctionné.
La chimie de la galaxie s’est finalement alignée.
Une partie de ces explosions stellaires doit être provoquée par ces objets invisibles. Même si nous ne pouvons pas voir les trous noirs eux-mêmes, leur impact est inscrit dans les étoiles.
Pourquoi c’est important
Il ne s’agit pas seulement de corriger un déséquilibre chimique. Il s’agit d’élargir notre vision de l’univers.
Si les PBH existent – et cette recherche renforce ce point de vue – ils ne sont pas simplement de la matière noire. Ils participent activement à l’évolution cosmique. Ils façonnent la composition chimique des galaxies. Ils influencent les étoiles qui survivent et celles qui explosent.
L’équipe prévoit de creuser plus profondément. Ensuite, ils veulent comprendre comment les événements déclenchés par le PBH affectent la population globale des supernovae. Quels sont les tarifs combinés ? À quelle fréquence cela se produit-il par rapport aux modèles standards ?
Nous n’avons toujours pas de détection directe. Nous déduisons leur présence des cicatrices qu’ils laissent sur les étoiles mourantes.
Mais les cicatrices sont réelles. Les empreintes chimiques ne mentent pas.
Quelque part, un trou noir dérive dans l’obscurité. En passant par une naine blanche. En attendant de déclencher une étincelle qui illuminera la galaxie.
Nous apprenons juste à lire la fumée.
