Astronomie

Quelle supernova a créé le fer que l'on trouve actuellement dans le noyau terrestre ?

Quelle supernova a créé le fer que l'on trouve actuellement dans le noyau terrestre ?

Le fer est généré par les étoiles dans une certaine partie de leur cycle de vie. La Terre contient beaucoup de fer à l'intérieur, mais il est clair que ce fer n'aurait pas pu être généré dans une étoile à proximité. Si l'on considère la position actuelle de la Terre comme référence, où se trouvaient il y a 4,5 milliards d'années les étoiles qui ont généré le fer actuellement trouvé dans le noyau terrestre ? Pouvons-nous dire que dans la position actuelle de la Terre, il y avait une énorme étoile il y a 4,5 milliards d'années ? Comment le fer formé dans ces vieilles étoiles a-t-il atteint le nuage de gaz primordial qui s'est transformé en système solaire ? Combien de temps a-t-il voyagé ? Pouvons-nous dire qu'il provenait d'un ensemble d'étoiles qui vivaient (encore une fois, il y a 4,5 milliards d'années) dans la zone que nous appelons maintenant le noyau de la galaxie, par exemple ? Peut-on définir l'ensemble des zones « génératrices de fer » ? Pouvons-nous définir quelque chose comme la « sphère génératrice de fer du noyau terrestre » ?


Le fer est principalement fabriqué ou est le produit de désintégrations de matières traitées nucléaires à l'intérieur de supernovae.

Comme la Terre (et le système solaire) a environ 4,5 milliards d'années, les étoiles qui ont fabriqué le fer qui se trouve actuellement dans le noyau de la Terre sont mortes il y a plus de 4,5 milliards d'années. Notez que le système solaire s'est formé à partir des gaz qui avaient été enrichis par les explosions de supernova de centaines de millions d'étoiles toutes mélangées.

Il existe essentiellement deux catégories d'étoiles qui peuvent avoir explosé en supernovae et disséminer ce fer dans le milieu interstellaire et à partir desquelles le système solaire aurait alors pu se former. Le premier est celui des étoiles massives ($>8-10M_{odot}$). Ceux-ci peuvent produire du fer et du nickel dans leurs noyaux en raison de la combustion du silicium dans les dernières étapes de leur évolution. Il y a ensuite un bref effondrement du cœur suivi d'une explosion et la supernova qui en résulte peut disperser une partie de ce matériau riche en fer traité dans l'espace. Les restes de ces anciennes explosions de supernova pourraient être des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Ceux-ci sont presque introuvables/inobservables maintenant, mais il devrait y en avoir environ un milliard dans notre Galaxie.

La deuxième catégorie est celle des géniteurs de ce qu'on appelle les supernovae de type Ia. On pense que ceux-ci proviennent de l'explosion thermonucléaire d'une étoile naine blanche. Les naines blanches sont le point final de l'évolution des étoiles moins massives. Les supernovae de type Ia productrices de fer il y a plus de 4,5$ milliards d'années, auraient commencé comme des étoiles avec des masses comprises entre environ 1,5 et 8$M_{odot}$. Ceux-ci auraient brûlé de l'hydrogène, puis de l'hélium pour produire un noyau de carbone et d'oxygène dégénéré. Ce noyau se refroidit alors simplement et s'estompe comme une étoile naine blanche dans la plupart des cas. Dans les supernovae de type Ia, un événement plus tard dans leur vie, soit le transfert de masse d'un compagnon, soit la fusion avec un compagnon, a fait que la naine blanche a dépassé sa masse de Chandrasekhar et a déclenché une instabilité qui conduit à la consommation totale rapide de l'étoile dans un explosion thermonucléaire. Les produits de cette explosion comprennent une grande quantité de nickel, qui se désintègre ensuite radioactivement en fer. Il ne reste rien de la naine blanche.

EDIT : Après avoir établi cela, nous pouvons commencer à examiner votre question modifiée. Premièrement, le gaz et les étoiles de la Galaxie sont essentiellement en orbite autour du centre galactique. La période orbitale au rayon du Soleil est d'environ 230 millions d'années, il a donc terminé de nombreuses orbites galactiques. Non seulement cela, mais il aurait également pu migrer dans le rayon orbital. Il y a des demandes et des demandes reconventionnelles dans la littérature et la question n'est pas réglée. Le Soleil aurait pu entrer ou sortir d'une fraction significative de son rayon orbital galactique actuel.

Les progéniteurs de masse élevée des supernovae à effondrement du noyau seront nés (et morts) très près du plan galactique. Il n'en va pas de même pour les supernovae de type Ia, qui avaient des progéniteurs à plus longue durée de vie qui auraient pu s'éloigner de manière significative du plan galactique avant d'exploser, et qui auraient en effet eux-mêmes fait de nombreuses orbites autour de la Galaxie. Le gaz expulsé lors d'une explosion de supernova s'étale (sur des milliers d'années) sur des dizaines d'années-lumière et se mélange au milieu interstellaire. Le milieu interstellaire est lui-même agité et mélangé par l'apport énergétique de ces supernovae, mais aussi à cause du réchauffement et des vents d'autres étoiles, des marées de la galaxie et des bras spiraux. Le milieu interstellaire semble être assez homogène en termes de composition chimique, bien que des gradients radiaux existent avec des longueurs d'échelle de l'ordre de dix mille années-lumière.

En conclusion, il est presque impossible de répondre à ce que vous demandez. Le fer du système solaire provenait presque certainement d'innombrables supernovae avec une variété d'ancêtres, qui auraient explosé à tout moment entre presque la naissance de la Galaxie il y a 11 à 12 milliards d'années (en fait, le taux de supernova était probablement plus élevé à l'époque) jusqu'à ce que le Soleil naissance. Les plus gros contributeurs viendraient de ces étoiles habitant un anneau de plusieurs milliers d'années-lumière de diamètre, centré à peu près sur l'endroit où le Soleil est né, ce qui est lui-même incertain.


Des cendres de supernova trouvées dans des fossiles font allusion à un événement d'extinction

Des cendres de supernova ont été découvertes dans des fossiles créés par des bactéries sur Terre, selon une nouvelle étude.

Parce que les fossiles contiennent une variété de fer qui est très probablement le produit d'un événement de supernova qui s'est produit à des années-lumière de la Terre, cette découverte suggère également que l'événement pourrait avoir joué un rôle dans un événement d'extinction sur Terre, ont déclaré les chercheurs.

Les supernovas sont de puissantes explosions d'étoiles géantes mourantes. Ces explosions sont visibles jusqu'aux coins les plus reculés de l'univers et sont suffisamment brillantes pour éclipser brièvement toutes les autres étoiles de leurs galaxies hôtes. [Images étonnantes de supernova d'explosions d'étoiles]

Des recherches antérieures ont montré que les supernovas génèrent une variété de fer légèrement radioactive connue sous le nom de fer-60. Ces explosions cataclysmiques projettent ensuite de grandes quantités de fer 60 et se précipitent plus de cinq à dix fois la masse du soleil et se précipitent dans l'espace. Le fer 60 produit par d'autres moyens naturels n'en crée que jusqu'à un dixième. En tant que tel, le fer 60 que l'on trouve sur Terre et sur la Lune est probablement des cendres de supernova.

Maintenant, les scientifiques ont découvert du fer 60 dans des chaînes fossilisées de cristaux magnétiques d'un minéral connu sous le nom de magnétite. Ces "magnétofossiles", dont chacun mesure environ 90 nanomètres ou milliardièmes de mètre, ont été créés par des microbes connus sous le nom de bactéries magnétotactiques.

Des études antérieures ont suggéré qu'une supernova à au moins 325 années-lumière de la Terre a fait exploser la planète avec des cendres de fer il y a environ 2 millions d'années. Pour rechercher des traces de ces débris, les chercheurs ont analysé des échantillons de carottes de sédiments marins extraits de l'océan Pacifique et datant de cette période.

Les scientifiques ont découvert que les magnétofossiles contenant du fer 60 sont apparus pour la première fois dans les carottes il y a entre 2,6 et 2,8 millions d'années. Les débris de supernova ont apparemment ensuite plu sur Terre pendant environ 800 000 ans, avec des niveaux de fer 60 culminant il y a environ 2,2 millions d'années.

"Trouver des atomes de fer-60 encore vivants éjectés des entrailles d'une supernova il y a 2,6 millions d'années dans des magnétofossiles est impressionnant", a déclaré Shawn Bishop, co-auteur de l'étude, astrophysicien nucléaire expérimental à l'Université technique de Munich en Allemagne. "Être capable de les détecter avec la sensibilité fantastique que nous avons & mdash si vous me donnez un atome de fer-60 dans 10^16 [10 millions de milliards] atomes de fer stables, nous pouvons le trouver & mdash est impressionnant."

Les chercheurs ont noté que ces débris de supernova ont plu sur Terre à peu près au même moment qu'un événement d'extinction qui a coûté la vie à des mollusques tels que des escargots marins et des bivalves. Une période de refroidissement global s'est également produite pendant cette période.

"Nous ne pouvons rien dire sur la contribution causale de cette supernova à cette extinction, mais cela semble être une coïncidence astronomique", a déclaré Bishop à Space.com.

Les recherches futures peuvent découvrir des preuves pour soutenir ou réfuter ce lien potentiel entre les supernovas et les extinctions, a déclaré Bishop.

Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne le 10 août dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.


Des éclats de supernova découverts à l'intérieur d'une météorite

Il a été découvert qu'un météorite qui a atterri sur Terre il y a près de 150 ans contient des éclats microscopiques d'une étoile qui a explosé à peu près au moment où notre système solaire est né.

La composition chimique de la météorite d'Orgueil, qui a frappé la France en 1864, indique qu'une étoile voisine a explosé dans une supernova il y a environ 4,5 milliards d'années, au moment même où les planètes solaires se formaient. À partir des faibles restes de l'explosion stellaire, les chercheurs sont maintenant en mesure de déterminer quel type d'étoile a explosé.

La recherche pourrait résoudre le mystère des raisons pour lesquelles les niveaux d'un élément métallique, le chrome, varient d'une planète et d'une météorite à l'autre.

L'étude de la météorite, qui est incrustée de grains arrondis et connue sous le nom d'achondrite, a été dirigée par le chercheur de l'Université de Chicago, Nicolas Dauphas. Les résultats sont détaillés dans le numéro du 10 septembre de l'Astrophysical Journal.

L'histoire du chrome 54

Auparavant, les scientifiques pensaient que le chrome 54, qui est un isotope de l'élément, et d'autres éléments chimiques étaient uniformément dispersés dans le nuage de gaz et de poussière qui s'est effondré pour former notre système solaire.

"C'était une soupe très bien mélangée. Mais il semble que certains ingrédients y soient entrés et ne se soient pas complètement homogénéisés, et c'est un résultat assez intéressant", a déclaré Bradley Meyer, professeur d'astronomie et d'astrophysique à l'Université Clemson, qui a fait pas travailler sur la nouvelle recherche.

Pendant quatre décennies, les scientifiques ont émis l'hypothèse qu'une explosion de supernova s'était produite il y a environ 4,5 milliards d'années, déclenchant peut-être la naissance du soleil.

"Il semble probable qu'au moins une étoile massive ait apporté de la matière au système solaire - ou à ce qui allait devenir le système solaire - peu de temps avant sa naissance", a déclaré Meyer dans un communiqué.

A l'intérieur de la météorite, des traces des éléments chimiques aluminium 26 et fer 60 ? deux isotopes à courte durée de vie trouvés dans les roches spatiales mais pas sur Terre ? ? a amené les chercheurs à penser qu'ils provenaient d'une supernova à effondrement de cœur, qui est classée comme un événement de "Type II", décrivant une étoile massive qui subit un effondrement interne et un sursaut violent.

Une supernova de type II se produit lorsqu'une étoile au moins neuf fois plus lourde que le soleil brûle presque tout son carburant. Le moteur à fusion au centre de l'étoile se met à bégayer, ce qui déclenche un effondrement interne, suivi d'une violente explosion de l'étoile entière.

En revanche, les explosions de supernova de type Ia se produisent lors de la mort d'une petite étoile naine blanche extrêmement dense dans un système binaire (dans lequel deux étoiles tournent l'une vers l'autre).

Des grains de supernova de type II ont déjà été trouvés dans des météorites, mais jusqu'à présent, les marqueurs résiduels d'une supernova de type Ia n'avaient jamais été détectés.

Tamiser les grains

Les scientifiques pourront désormais analyser les grains de la météorite française à la recherche de marqueurs chimiques qui permettront de déterminer quel type de supernova a contribué à la teneur en chrome54 de la roche.

"Le test sera de mesurer le calcium 48", a déclaré Dauphas. "Vous pouvez le fabriquer en très grande quantité en Type Ia, mais c'est très difficile à produire en Type II."

Si les grains de météorite contiennent beaucoup de calcium 48, cela provient probablement d'une explosion de supernova de type Ia.

Chercheurs dans ce domaine ? connus sous le nom de cosmochimistes ? ont cherché le support du chrome 54 pendant 20 ans, mais les récents progrès de l'instrumentation suggèrent que la réponse pourrait arriver bientôt.

Les grains mesurés dans l'étude avaient un diamètre inférieur à 100 nanomètres, environ un millième de la largeur d'un cheveu humain.

Les résultats suggèrent qu'après que la supernova ait libéré ces grains dans l'espace, des processus dynamiques au début du système solaire ont trié les fragments par taille, ce qui a conduit les grains à s'incorporer de manière disproportionnée dans les météorites et les planètes qui commençaient à se former autour du soleil.

"Il est remarquable que vous puissiez regarder un isotope comme le chrome 54 et potentiellement découvrir beaucoup de choses sur ce qui s'est passé dans la toute première période de la formation du système solaire", a déclaré Meyer.


La Terre a été secouée par une supernova qui a peut-être provoqué l'ère glaciaire il y a 2,5 millions d'années

Le clignotement suspect de l'étoile Bételgeuse (pas le fantôme avec le plus) a rendu tout le monde nerveux à l'idée qu'il devienne une supernova. La paranoïa entourant Betelegeuse s'est éteinte lorsque les scientifiques ont déterminé qu'elle n'exploserait pas de sitôt, mais la Terre a déjà ressenti les effets d'une supernova.

Les étoiles d'au moins dix masses solaires explosent en fin de vie. C'est le phénomène autrement connu sous le nom de supernova, dans lequel des éléments lourds tels que le fer et le manganèse, ainsi que des isotopes de ces éléments, sont formés. Des physiciens de l'Université technique de Munich ont maintenant découvert que certains isotopes de fer et de manganèse dans la croûte terrestre sont la preuve d'une supernova qui s'est produite relativement près de notre planète il y a 2,5 millions d'années. Cela aurait même pu être lié au début de l'ère glaciaire qui a gelé la Terre à peu près au même moment.

Plus d'espace

Des preuves de supernova se cachaient dans des couches d'une croûte de ferromanganèse au fond de l'océan. Il a été déterré en utilisant la spectrométrie de masse par accélérateur pour effectuer une analyse ultra-trace, qui a détecté des quantités incroyablement faibles de preuves géologiques dans quelques atomes seulement des isotopes manganèse-53 (53Mn) et fer-60 (60Fe). La spectrométrie de masse par accélérateur est un million de fois plus sensible que la spectrométrie conventionnelle, c'est pourquoi elle était idéale pour trouver ces isotopes. Les croûtes de ferromanganèse comme celle dans laquelle ces isotopes se cachaient n'accumulent qu'environ 1 à 2 mm de minéraux de l'eau de l'océan tous les millions d'années.

« Afin de déterminer les quantités de 53Mn (demi-vie de 3,7 millions d'années) et de 60Fe (demi-vie de 2,6 millions d'années) dans les couches de la croûte, nous ne pouvions évidemment pas attendre qu'elles se désintègrent et montrent un signal en raison de leur extrême longues demi-vies », Gunter Korschinek, qui a dirigé une étude récemment publiée dans Lettres d'examen physique, dit SYFY WIRE. "Les méthodes de spectrométrie de masse doivent être appliquées directement à l'isotope lui-même afin de le mesurer."

Bételgeuse, qui ne va pas s'éclater de sitôt ou n'importe où près de chez nous. Crédit : NASA

Les supernovae peuvent laisser des traces d'elles-mêmes en raison des processus physiques qui se déroulent lors de l'agonie des étoiles massives. On pense que la nucléosynthèse a produit le 60Fe. Cela se produit lorsque des atomes plus complexes que l'hydrogène se forment dans l'espace, et dans ce cas, les isotopes ont été formés par nucléosynthèse stellaire puisqu'ils sont apparus à l'intérieur d'étoiles en explosion. Le 60Fe peut également se former lorsque des isotopes de fer plus légers volent des neutrons. Cela devient plus délicat avec 53Mn. Cet isotope commence comme 53Fe qui se désintègre rapidement à 53Mn, et ne peut être synthétisé que par un processus qui transforme le silicium en nickel, selon Korschinek.

Ensuite, il y a un lien possible avec la période glaciaire qui a commencé il y a 2,5 millions d'années, ce qui est assez difficile à ignorer.

"Au début, la chute de température sur Terre s'est produite à peu près au même moment où cette supernova proche s'est produite", a déclaré Korschinek. "Et il y a des spéculations selon lesquelles une augmentation de l'intensité des rayons cosmiques à ce moment-là pourrait avoir amélioré la formation des nuages. Cela aurait pu entraîner une baisse de la température sur Terre et, par la suite, le début des périodes glaciaires. »

Si les nuages ​​bloquent la lumière et la chaleur solaires, les températures sur Terre chutent. Il s'agit d'un effet d'hiver nucléaire similaire à ce qui s'est produit lorsque d'énormes nuages ​​​​de poussière et de cendres sont apparus lors d'éruptions volcaniques et ont assombri la planète après le coup de l'astéroïde Chicxulub, conduisant à l'événement d'extinction de masse qui finirait par anéantir les dinosaures. Des extinctions pourraient également se produire à partir d'autres phénomènes si une supernova éclatait trop près du Soleil. Le rayonnement UV du Soleil augmenterait, et il pourrait également zapper la Terre avec des rayons X mortels.

Il y a deux candidats possibles qui finiront probablement par rendre leur dernier soupir lorsqu'ils se seront égarés trop loin pour avoir un impact négatif sur la Terre. Il n'est pas surprenant que Bételgeuse soit l'une de ces étoiles, et l'autre soit IK Pegasi, un système stellaire binaire composé d'une étoile et d'une naine blanche qui finira par s'écraser et brûler. Le plus proche qu'IK Pegasi viendra jamais de nous est à moins de 120 années-lumière, ce qui n'est rien en termes cosmiques, mais une supernova ne se produira pas avant des siècles après qu'elle nous ait dépassé.

« IK Pegasi deviendra une supernova de type Ia dans environ 1,9 milliard d'années. Le système sera trop éloigné du Soleil, ne présentant aucune menace pour la biosphère terrestre », a déclaré Korschinek. « On s'attend à ce que Bételgeuse subisse un effondrement du cœur à tout moment au cours des 2 prochains millions d'années. Pourtant. parce qu'elle sera à environ 600 années-lumière de la Terre, nous ne devrions pas nous attendre à une menace de Bételgeuse lorsqu'elle explosera.

Il ne semble donc pas qu'une supernova soit la cerise sur le gâteau des ordures qui est 2020, si jamais. Cela devrait donner à chacun au moins un certain soulagement qu'il y a une monstruosité qui est peu susceptible de se produire.


Une supernova superlumineuse issue d'une étoile progénitrice massive

Une image optique montrant la supernova superlumineuse ASASSN-18am à la périphérie de sa galaxie hôte (marqueurs verts). L'image a été prise 131 jours après l'explosion. Crédit : Bose et al, 2021

Les étoiles de plus de huit masses solaires environ finissent leur vie de manière spectaculaire en tant que supernovae. Ces supernovae à une seule étoile sont appelées supernovae à effondrement de noyau parce que leurs noyaux denses, composés principalement de fer à ce stade avancé de leur vie, ne sont plus capables de résister à la pression de la gravité vers l'intérieur et ils s'effondrent avant d'exploser. On pense que les supernovae à effondrement de noyau qui affichent de fortes raies d'émission d'hydrogène atomique résultent des explosions d'étoiles supergéantes rouges, des étoiles massives qui ont évolué au-delà de leur stade principal de combustion d'hydrogène et ont gonflé en rayon. Jusqu'à récemment, les astronomes pensaient que ces étoiles étaient relativement calmes jusqu'à leur disparition définitive, mais les preuves se sont accumulées qu'elles subissent en fait une forte perte de masse avant d'exploser. Dans certains modèles, un rayonnement supplémentaire est émis lorsque les éjectas des supernovae rencontrent ces enveloppes de perte de masse lors de chocs, et les variations de ce processus sont responsables des différences observées dans l'émission des supernovae à effondrement du cœur.

Au cours de la dernière décennie, une nouvelle sous-classe de supernovae a été identifiée, appelée supernovae superlumineuse (SLSNe). Elles peuvent être jusqu'à dix fois plus lumineuses que les supernovas habituelles à leur apogée et se diviser grosso modo en deux groupes selon qu'elles ont une émission d'hydrogène forte ou faible. Certains SLSNe riches en hydrogène ne montrent cependant aucun signe d'émission de choc à partir d'une enveloppe, ce qui ajoute à la complexité de l'image. Les supernovae sont des critères cosmologiques clés car elles sont si brillantes et peuvent être vues briller dans les premières époques de l'univers, la supernova la plus éloignée date à ce jour d'une époque seulement environ trois milliards d'années après le big bang. Les distances sont déterminées de manière fiable en comparant les luminosités mesurées et intrinsèques, mais uniquement lorsque les luminosités intrinsèques sont modélisées avec précision. Les astronomes travaillent donc à rendre compte de toutes les différentes classes et sous-classes.

L'astronome CfA Emilio Falco était membre d'une équipe d'astronomes qui a utilisé le projet "All-Sky Automated Survey for Supernovae" (ASAS-SN), composé de vingt-quatre télescopes dans le monde, pour étudier automatiquement le ciel visible à la recherche de supernovae. L'équipe, faisant le suivi d'une source ASASSN-18am (SN2018gk), conclut qu'il s'agit d'une supernova rare, lumineuse et riche en hydrogène, mais sans preuve d'éjecta interagissant avec une enveloppe. Les scientifiques concluent que l'étoile n'a dû avoir qu'un vent modeste, seulement environ deux dix millièmes de masse solaire par an (certaines mesures aux rayons X suggèrent qu'il aurait pu être encore plus petit). Les scientifiques estiment que l'étoile progénitrice avait probablement une masse comprise entre dix-neuf et vingt-six masses solaires.

"ASASSN-18am/SN 2018gk: an overluminous Type IIb supernova from a massive progenitor" est publié dans MNRAS.


Les observatoires de la NASA détecteront probablement le noyau de supernova 1987A recherché depuis longtemps

Les astronomes ont maintenant des preuves provenant de deux télescopes à rayons X (Chandra et NuSTAR) pour un élément clé de . [+] un célèbre vestige de supernova. Cette dernière étude montre qu'une "nébuleuse du vent pulsar" créée par une telle étoile à neutrons peut être présente.

Chandra (rayons X) : NASA/CXC/Univ. di Palerme/E. Greco Illustration : INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo/Salvatore Orlando

L'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et son NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) ont indirectement détecté ce qu'ils pensent être le noyau stellaire restant de Supernova 1987A, la première supernova à l'œil nu découverte depuis plus de 400 ans. Située dans le Grand Nuage de Magellan voisin, une galaxie naine située à quelque 170 000 années-lumière, la Supernova 1987A (ou SN 1987A) a été repérée pour la première fois depuis le sommet d'un observatoire chilien solitaire le 23 février 1987.

Dans un article publié en Le Journal d'Astrophysique, une équipe internationale d'astronomes note qu'après trois décennies de recherche, ils ont utilisé des émissions de rayons X pour détecter le cœur de l'étoile à neutrons de la supernova. L'équipe a également utilisé les données du large réseau millimétrique d'Atacama (ALMA) basé au sol au Chili pour étayer ses affirmations.

"Pendant 34 ans, les astronomes ont passé au crible les débris stellaires de SN 1987A pour trouver l'étoile à neutrons que nous prévoyons être là", a déclaré Emanuele Greco, de l'Université de Palerme en Italie, a déclaré le responsable de l'étude dans un communiqué. "Il y a eu beaucoup d'indices qui se sont avérés être des impasses, mais nous pensons que nos derniers résultats pourraient être différents."

Ces objets ont été surnommés étoiles à neutrons, car ils sont constitués presque exclusivement de neutrons densément emballés, explique la NASA. Les étoiles à neutrons à rotation rapide et hautement magnétisées, appelées pulsars, produisent un faisceau de rayonnement semblable à un phare que les astronomes détectent sous forme d'impulsions lorsque sa rotation balaie le faisceau dans le ciel, note l'agence spatiale. Cependant, il existe un sous-ensemble de pulsars, selon la NASA. qui produisent des vents à partir de leurs surfaces – parfois presque à la vitesse de la lumière – qui créent des structures complexes de particules chargées et de champs magnétiques connus sous le nom de « nébuleuses du vent pulsar ».

La NASA dit que l'explication la plus probable de cette émission de rayons X énergétique est qu'elle est produite par une telle nébuleuse du vent pulsar.

L'étoile qui a explosé le 23 février dans le Grand Nuage de Magellan (l'ancêtre de la supernova . [+] 1987A) est désormais identifiée. Elle a été cataloguée par en 1969 comme une étoile OB de magnitude 12 et a reçu la désignation Sanduleak-69 202. Des observations à l'Observatoire européen austral au milieu des années 1970 ont permis de la classer comme de type spectral B3 I, c'est-à-dire une très chaude, étoile supergéante.

Selon les scientifiques, il n'y a qu'une seule autre planète dans notre galaxie qui pourrait ressembler à la Terre

29 civilisations extraterrestres intelligentes nous ont peut-être déjà repérés, disent les scientifiques

Expliqué: Pourquoi la «Lune aux fraises» de cette semaine sera si basse, si tardive et si lumineuse

Quant au type d'explosion de supernova qui a créé une telle étoile à neutrons ?

Le scénario le plus probable implique une supernovae à effondrement du cœur. Les ancêtres de la supernova à effondrement de noyau sont des étoiles massives qui subissent l'effondrement de leur noyau de fer. C'est-à-dire lorsque la matière nucléaire de l'étoile ne peut tout simplement plus supporter le poids de la gravité de l'étoile.

En fait, SN 1987A a offert aux astronomes la première confirmation directe que des éléments lourds sont produits dans les supernovae.

SN 1987A est connue pour être une supernovae à effondrement de noyau de type II, qui a ensuite laissé un résidu compact, soit une étoile à neutrons, soit un trou noir, comme je l'ai noté ici dans un article précédent. Mais dans le cas de SN 1987A, il y a encore un débat sur la question de savoir si l'explosion aurait pu être causée par la fusion de deux étoiles.

Les astronomes savent depuis longtemps que la courbe de lumière de 1987A se comportait bizarrement dès le départ. Pour une raison, elle n'a jamais été aussi brillante que la supernova à effondrement de noyau typique, c'est pourquoi elle est officiellement classée comme une supernova «particulière» de type II. Cela signifie qu'il ne correspond tout simplement à aucune des sous-catégories connues d'effondrement du noyau de supernova de type II.

Quant à l'étoile progénitrice de la supernova ?

On sait qu'au moins un de ses ancêtres était Sanduleak -69 202, une étoile supergéante bleue d'une vingtaine de masses solaires. Que l'explosion au cœur de la supernova ait été causée par l'effondrement d'une seule étoile bleue massive ou causée par la fusion de deux étoiles reste ouverte au débat.

Mais la NASA pense que s'il y avait effectivement un pulsar au centre de ce vestige de supernova de 34 ans, ce serait le plus jeune jamais trouvé. De ce fait, il sera donc idéalement adapté pour suivre son développement.

L'espoir est que les débris stellaires entourant le pulsar putatif se disperseront au cours des prochaines années. Si tel est le cas, la NASA dit que dans environ une décennie, l'émission du pulsar sortira sans obstruction, révélant l'existence de cette étoile à neutrons en rotation récemment formée.


Agence japonaise d'exploration aérospatiale JAXA

Q. Quelle est votre spécialité de recherche ?


Interprétation d'artiste d'une explosion de supernova. (avec l'aimable autorisation de : NASA/CXC/M.Weiss)

Je recherche les phénomènes non thermiques. Tous les phénomènes naturels sur Terre ont une température, mais dans diverses parties de l'univers, il y a de la matière pour laquelle nous ne pouvons pas du tout mesurer la température. La température est une mesure du mouvement microscopique &ndash également connu sous le nom d'énergie cinétique &ndash des molécules et des atomes dans la matière, et la quantité d'énergie cinétique dicte l'énergie thermique. Nous mesurons cela comme la température.
Mais certains phénomènes observés dans l'espace ne sont pas conformes à nos lois physiques liées à la Terre liées à la chaleur et à la température. Ces phénomènes sont appelés phénomènes non thermiques et ne peuvent être définis par leur température en degrés Celsius.
Par exemple, des particules non thermiques ont été trouvées dans les ondes de choc d'une explosion de supernova et d'un jet à grande vitesse libéré d'un emplacement très proche d'un trou noir. Ces particules non thermiques accélèrent à une énergie très élevée qui n'est pas réaliste au sol. Nous ne comprenons pas encore comment ces particules non thermiques sont créées et comment elles accélèrent.
Ce sont les vitesses extrêmes et inégales de ces particules dans l'espace qui nous empêchent de mesurer leur température et de les définir comme des particules non thermiques.

Q. Quel genre de recherche aimeriez-vous faire avec le satellite d'astronomie à rayons X ASTRO-H ?

La principale caractéristique d'ASTRO-H&rsquos est sa capacité d'observation à large bande. Il a une résolution en énergie au moins dix fois supérieure à celle des satellites d'astronomie à rayons X traditionnels. J'aime faire des observations précises sur l'état cinétique des plasmas sans collision observés dans les ondes de choc d'une explosion de supernova, afin d'apprendre quels types de plasmas sont accélérés vers des états de haute énergie.

Q. Pourquoi vous intéressez-vous aux explosions de supernova ?


Image aux rayons X du reste de la supernova Cassiopée A, 330 ans après son explosion de supernova. Les rayons X sont représentés de haute énergie à basse énergie en bleu, vert et rouge. (avec l'aimable autorisation de : NASA/CXC/UMass Amherst/M.D.Stage et al.)

Image radiographique du reste de la supernova Tycho&rsquos. La zone violette visible sur le bord extérieur est une onde de choc où les particules non thermiques à haute énergie sont accélérées. (avec la permission de : NASA/CXC/Rutgers/J. Warren & J. Hughes et al.)

J'ai toujours été intéressé par le fait que les particules créées à partir d'une explosion de supernova sont accélérées à une très haute énergie. Je suis attiré par les phénomènes de haute énergie.
Tout sur Terre a une température que nous pouvons mesurer et définir, mais dans les restes de supernova, nous ne pouvons pas mesurer la température des particules de haute énergie, appelées particules « non-thermiques ».
De tels phénomènes, jamais vus sur Terre, rendent les explosions de supernova et leurs restes très intéressants. Ces phénomènes non thermiques sont observés universellement dans tout l'espace, et il est possible que quelque chose de très important y soit caché. Je trouve ce mystère très convaincant.
Quand vous regardez les photos des restes de supernova, elles sont très belles. C'est une autre raison pour laquelle je m'intéresse tant aux explosions de supernova.

Q. Que sont les explosions de supernova et les restes de supernova ?

Une explosion de supernova est un phénomène au cours duquel une étoile arrive en fin de vie et explose. Par exemple, pensez à une étoile &ldquoheavy&rdquo, ce qui signifie qu'elle a plus de dix fois la masse du Soleil. Premièrement, une étoile est créée lorsque des nuages ​​de gaz dans l'espace sont attirés et contractés par la gravité. Au centre d'une étoile, la fusion nucléaire (dans laquelle l'hydrogène gazeux devient de l'hélium, et ainsi de suite vers des atomes de plus en plus gros) se produira et générera une pression vers l'extérieur. Puisque cette pression et la gravité de l'étoile sont bien équilibrées, l'étoile peut conserver sa forme. L'énergie de la réaction de fusion atomique crée la lumière qui fait briller l'étoile.
La fusion nucléaire se poursuivra jusqu'à ce que du fer se forme dans le noyau d'une étoile. Le fer est un noyau atomique stable, donc aucune autre fusion nucléaire ne se produira. Environ un million d'années après sa naissance, l'étoile atteint une période de destruction connue sous le nom de &ldquoiron photodésintégration.» La pression du &ldquocore» diminue rapidement et l'étoile, lorsqu'elle ne supporte plus la gravité, se brise et explose. Il s'agit d'une explosion en supernova d'une étoile lourde.
Lors de l'explosion de la supernova, une énorme énergie est libérée et les ondes de choc se propagent dans l'univers. Une explosion de supernova brille aussi intensément qu'une collection de 100 milliards d'étoiles. Les ondes de choc émettent également des rayons X ou des rayons gamma (qui ont une énergie encore plus grande que les rayons X). De telles ondes de choc générées par une grosse explosion d'étoiles sont connues sous le nom de restes de supernova. Une explosion de supernova elle-même ne dure que quelques secondes, mais un reste de supernova existera dans l'espace pendant plus de 100 000 ans.

Q. Que pouvons-nous apprendre en étudiant les explosions et les restes de supernova ?


Le reste de la supernova G292.0+1.8. Lorsque sa fusion nucléaire atteint sa limite, une étoile meurt dans une grosse explosion, alors que la gravité détruit son noyau. Les éléments lourds libérés dans l'espace à ce moment-là deviennent l'origine de la vie. Dans ce vestige, nous pouvons voir beaucoup d'oxygène. (avec l'aimable autorisation : rayons X : NASA/CXC/Penn State/S.Park et al. Optique : Pal.Obs. DSS)

Nous pouvons apprendre comment l'univers a évolué, comment il a atteint son état actuel et d'où viennent les êtres vivants. En fait, les éléments qui composent notre corps sont issus d'explosions de supernova. S'il n'y avait pas eu d'explosions de supernova, aucun être vivant ne se serait formé.
La plupart des éléments autour de nous qui sont plus légers que le fer, tels que l'oxygène et l'azote, sont créés par fusion nucléaire dans les étoiles. Ces éléments se sont propagés dans tout l'univers par des explosions de supernova. On pense alors qu'ils se sont rassemblés pour créer notre Terre et tous les organismes vivants qui s'y trouvent.
De plus, nous avons appris que de nombreux éléments plus lourds que le fer et jusqu'à l'élément le plus lourd de la nature, l'uranium, ont été créés au moment d'une explosion de supernova et dispersés dans l'univers. C'est même vrai de l'or et de l'argent, auxquels l'humanité accorde une valeur particulière. En étudiant les restes de supernova, nous pouvons comprendre où et comment ces éléments qui nous entourent ont été créés.
Supernova explosions generate cosmic rays. Cosmic rays are high-energy particles flying about the universe at high speed. X-rays and high-energy gamma rays are released from supernova remnants as an indication of the existence of cosmic rays. That is to say, a leading theory is that nonthermal particles in shockwaves are cosmic rays.
Cosmic rays also do come down to Earth&rsquos surface, but even 100 years after their discovery, their origin remains unknown. Some people believe that cosmic rays play a very important role in the formation of stars. Lithium used in batteries is created from a crash between cosmic rays and interstellar gas in space. In such a way, everything is linked. So when we learn more about supernova remnants, we will be better equipped to explore and perhaps even solve the mysteries of the universe, and perhaps even of lifeforms unknown to us today. This is very interesting.


Supergéantes rouges

So what is a red supergiant star? Red supergiants are stars of a specific size that are nearing the end of their lives. These stars spend only about 10% of their lives as red supergiants while the prior 90% is spent as a massive main sequence star. These stars have a mass greater than 10 solar masses meaning these stars have more than ten times the mass of our sun. In these stars most of the hydrogen fuel has been exhausted and the core stops producing energy and gravity causes the core to contract. The layer of the star surrounding the core contracts and heats up to a high enough temperature to start fusing hydrogen to helium. The outer parts of the star expand as a result of the star burning hydrogen. The star is producing more energy than necessary to offset the collapse due to gravity. The outer layer expands to several hundred solar radii and the surface temperature cools as a result of the increased surface area. This temperature decrease gives the star its reddish color.

Courtesy of se.ssl.berkeley.edu


Astronomy Without A Telescope – Alchemy By Supernova

The production of elements in supernova explosions is something we take for granted these days. But exactly where and when this nucleosynthesis takes place is still unclear – and attempts to computer model core collapse scenarios still pushes current computing power to its limits.

Stellar fusion in main sequence stars can build some elements up to, and including, iron. Further production of heavier elements can also take place by certain seed elements capturing neutrons to form isotopes. Those captured neutrons may then undergo beta decay leaving behind one or more protons which essentially means you have a new element with a higher atomic number (where atomic number is the number of protons in a nucleus).

This ‘slow’ process or s-process of building heavier elements from, say, iron (26 protons) takes place most commonly in red giants (making elements like copper with 29 protons and even thallium with 81 protons).

But there’s also the rapid or r-process, which takes place in a matter of seconds in core collapse supernovae (being supernova types 1b, 1c and 2). Rather than the steady, step-wise building over thousands of years seen in the s-process – seed elements in a supernova explosion have multiple neutrons jammed in to them, while at the same time being exposed to disintegrating gamma rays. This combination of forces can build a wide range of light and heavy elements, notably very heavy elements from lead (82 protons) up to plutonium (94 protons), which cannot be produced by the s-process.

How stuff gets made in our universe. The white elements (above plutonium) can be formed in a laboratory, but it is unclear whether they form naturally - and, in any case, they decay quickly after they are formed. Credit: North Arizona University

Prior to a supernova explosion, the fusion reactions in a massive star progressively run through first hydrogen, then helium, carbon, neon, oxygen and finally silicon – from which point an iron core develops which can’t undergo further fusion. As soon as that iron core grows to 1.4 solar masses (the Chandrasekhar limit) it collapses inwards at nearly a quarter of the speed of light as the iron nuclei themselves collapse.

The rest of the star collapses inwards to fill the space created but the inner core ‘bounces’ back outwards as the heat produced by the initial collapse makes it ‘boil’. This creates a shockwave – a bit like a thunderclap multiplied by many orders of magnitude, which is the beginning of the supernova explosion. The shock wave blows out the surrounding layers of the star – although as soon as this material expands outwards it also begins cooling. So, it’s unclear if r-process nucleosynthesis happens at this point.

But the collapsed iron core isn’t finished yet. The energy generated as the core compressed inwards disintegrates many iron nuclei into helium nuclei and neutrons. Furthermore, electrons begin to combine with protons to form neutrons so that the star’s core, after that initial bounce, settles into a new ground state of compressed neutrons – essentially a proto-neutron star. It is able to ‘settle’ due to the release of a huge burst of neutrinos which carries heat away from the core.

It’s this neutrino wind burst that drives the rest of the explosion. It catches up with, and slams into, the already blown-out ejecta of the progenitor star’s outer layers, reheating this material and adding momentum to it. Researchers (below) have proposed that it is this neutrino wind impact event (the ‘reverse shock’) that is the location of the r-process.

It’s thought that the r-process is probably over within a couple of seconds, but it could still take an hour or more before the supersonic explosion front bursts through the surface of the star, delivering some fresh contributions to the periodic table.

And, for historical context, the seminal paper on the subject (also known as the B 2 FH paper) E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler, and F. Hoyle. (1957). Synthesis of the Elements in Stars. Rev Mod Phy 29 (4): 547. (Before this nearly everyone thought all the elements formed in the Big Bang – well, everyone except Fred Hoyle anyway).


The banality of danger

In listening to these talks I was struck by how mundane the sources of these dangers were when it comes to day-to-day life. Unlike nuclear war or some lone terrorist building a super-virus (threats that Sir Martin Rees eloquently spoke of), when it comes to the climate crisis and an emerging surveillance culture, we are collectively doing it to ourselves through our own innocent individual actions. It's not like some alien threat has arrived and will use a mega-laser to drive the Earth's climate into a new and dangerous state. Nope, it's just us — flying around, using plastic bottles, and keeping our houses toasty in the winter. And it's not like soldiers in black body armor arrive at our doors and force us to install a listening device that tracks our activities. Nope, we willingly set them up on the kitchen counter because they are so dang convenient. These threats to our existence or to our freedoms are things that we are doing just by living our lives in the cultural systems we were born into. And it would take considerable effort to untangle ourselves from these systems.

So, what's next then? Are we simply doomed because we can't collectively figure out how to build and live with something different? I don't know. It's possible that we are doomed. But I did find hope in the talk given by the great (and my favorite) science fiction writer Kim Stanley Robinson. He pointed to how different eras have different "structures of feeling," which is the cognitive and emotional background of an age. Robinson looked at some positive changes that emerged in the wake of the COVID pandemic, including a renewed sense that most of us recognize that we're all in this together. Perhaps, he said, the structure of feeling in our own age is about to change.


Voir la vidéo: Environmental Disaster: Natural Disasters That Affect Ecosystems (Juillet 2021).