Les supernovae



La supernovae Eta Carène après expulsion d'une partie de ses couches externes...
Présentation
Caractéristiques physiques
Caractéristiques spectrales
Exemple de Spectre

Présentation générale

        Le terme de supernova qualifie l'explosion cataclysmique de certains types d'étoiles massives en fin de vie.
         Ce sont des évènements spectaculaires mais très rares, de l'ordre de trois par siècle dans les galaxies semblables à la notre.

Caractéristiques physiques

         Une Sn de type I résulte de l'évolution d'un système binaire composé d'une géante rouge et d'une naine blanche. cette dernière capture progressivement, par accrétion la matière de sa compagne, et lorsqu'elle dépasse la masse critique de Chandrasekhar (1,4 M), elle finit par exploser.

         Les Sn de type II sont des étoiles massives qui explosent après épuisement de leur combustible nucléaire.En effet, lorsque des étoiles dont la masse est supérieure à 10 M arrivent en fin de vie, elles entrent dans des phases de pulsations et d'instabilités qui traduisent des changements successifs de "carburant nucléaire" jusqu'à ce que leur masse ne leur permette plus de continuer la fusion nécessaire. Plus les atomes utilisés comme carburant sont lourds, plus la fusion nucléaire est difficile. Mais contrairement au novae la masse des supernovae leur permet d'aller plus loin dans le tableau périodique et d'arriver jusqu'au fer (très rarement dépassé car c'est le noyau le plus stable qui existe).
         Le noyau ferreux s'effondre alors d'un seul coup à la vitesse de 70 000 km.s -1 lorsque les réactions nucléaires s'y arrêtent, alors qu'elles se poursuivent entre les couches périphériques de l'étoile, dont la structure est alors en "pelures d'oignons". Cette contraction du noyau dégage alors plusieurs milliards de milliards de fois l'énergie dégagée par la bombe d'Hiroshima et expulse les couches externes de l'étoile à des vitesse avoisinant les 4000km.s-1.
         C'est l'explosion qui comprime le milieu environnant et peut créer une onde choc à la frontière de laquelle les noyaux de fer (ou d'autres noyaux) peuvent être transformés en noyau plus lourd comme l'uranium. Le noyau devient en règle générale un pulsar, ou bien, si la masse de l'étoile le permet, un trou noir.

Caractéristiques spectrales

        Selon leur caractéristiques spectrales les supernovae sont classées en deux catégories principales:
Type I (SNI): ce sont les étoiles les plus volumineuses. On estime que leur magnitude absolue est -19,9. En une cinquantaine de jours l'étoiles perd 3 magnitudes puis le déclin devient plus long: 3 autres magnitudes en 200 jours.
Cette classe est elle même subdivisée trois classes:                          SNIa, caractérisées par une forte raie de Silicium.
                         SNIb, caractérisées par une absences de Si,et d'une intense raie d'Hélium.
                         SNIc, caractérisées par des raies de Ca, de Fe et d'autres éléments intermédiaires.

Type II (SNII): en photométrie,leur magnitude absolue moyenne est -17,8. Le déclin est d'abord assez rapide (2 magnitudes en 20 ou 25 jours) puis il se produit souvent un "palier" qui dure environ 2 mois. Ensuite l'étoile perd de nouveau 2 à 3 magnitudes en 20 à 30 jours, puis le déclin se poursuit plus lentement. Toutefois, le tiers des supernovae de type II ne présente pas de "palier".
Leur spectre présente les raies d'absorption caractéristiques de l'hydrogène.

Type II normal: les raies de l'hydrogène dominent, mais celles de l'hélium sont aussi présentes.
Ce type est subdivisé en IIL (linéaire) et IIP (plateau) selon l'allure des courbes de lumière, mais cela ne semble pas avoir de conséquences spectroscopiques


        Ces caractéristiques spectrales sont présentes les premières semaines suivant l'explosion. Le profil spectral de ces raies permet de déterminer les vitesses d'expansion: 5000 à 10000 km.s-1 pour les SNII, et 15000 à 20000 km.s-1 pour les SNIa.