L'antimatière serait la clé de l'énigme de la mystérieuse explosion cosmique « The Cow »

Sciences
Quelques supernovae atypiques ont été découvertes ces dernières années, comme AT 2018cow et SN 2018gep, au point de constituer une nouvelle classe mais dont on comprend mal la nature. Des astrophysiciens menés par des chercheurs travaillant ou ayant travaillé au Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, à Tokyo, ont publié une nouvelle théorie à leur sujet faisant intervenir la production d'antimatière dans des étoiles très massives.
Comme Futura l'expliquait dans le précédent article ci-dessous, il a fallu attendre les années 1930 pour que l'Humanité commence à comprendre non seulement qu'il existait plusieurs types d'étoiles nouvelles, des « "stellae novae "» selon le mot de l'astronome Tycho Brahe, mais aussi leur vraie nature.
Un des moyens de classifier ces novae est de dresser leurs courbes de luminosité pendant plusieurs semaines.
Si deux grandes classes ont été déterminées de cette façon, les astrophysiciens découvrent parfois des variantes selon ce principe et en fonction également des spectres des éléments associés à ces explosions.
Tout récemment, le Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), à Tokyo, a mis en ligne un communiqué dans lequel il revient sur des publications faites dans The Astrophysical Journal par deux équipes internationales dirigées par deux des chercheurs associés à cet institut et qui pensent avoir réussi à trouver un modèle capable de rendre compte de ces deux supernovae atypiques particulièrement brillantes et dont le pic de luminosité est atteint tout aussi particulièrement vite si l'on compare aux supernovae plus classiques.
Shing-Chi Leung, Ken'ichi Nomoto et leurs collègues pensent qu'une partie de la solution théorique à l'énigme des FBOT fait intervenir des étoiles tellement massives et donc chaudes en leur cœur que des réactions avec de l'antimatière peuvent prendre place.
Reprenons le texte avec quelques explications à ce sujet déjà fournies dans des articles de Futura.
Il y a presque 50 ans, plusieurs astrophysiciens théoriciens ont prédit que certaines étoiles étaient instables à cause d'un phénomène bien décrit par les équations de l'électrodynamique quantique.
Des supernovae à instabilité de paire
Dans le cas d'une étoile très massive dépassant les 100 masses solaires, beaucoup des photons produits par les réactions thermonucléaires dans le cœur de ces étoiles sont dans le domaine gamma.
Il s'agit au fond d'une conséquence assez simple de la formule d'Einstein, E=mc2, l'énergie des photons étant convertie en la masse des deux particules.
Lorsque la création de matière et d'antimatière selon ce processus devient importante, la pression du flux de photons gamma sur les couches de l'étoile devient insuffisante pour s'opposer à sa contraction sous l'effet de sa propre gravité, car une partie du rayonnement est convertie en une composante qui se comporte comme un mélange de gaz à plus faible pression.
Un schéma illustrant la structure d’une jeune étoile massive, plus de 100 fois la masse du Soleil, comme devaient l'être les étoiles de première génération quelques centaines de millions d’années tout au plus après le Big Bang.
La température ne va cesser de grimper et en très peu de temps le cœur de l'étoile, contenant un mélange de noyaux de carbone et d'oxygène, va exploser du fait des réactions thermonucléaires qui se produisent alors en convertissant sa matière en noyaux lourds.
Mais attention, si l'étoile est en quelque sorte annihilée, ce n'est pas la production d'antimatière qui en est responsable, les positrons ne pouvant d'ailleurs pas annihiler les protons et les neutrons des noyaux de l'étoile.
Le mécanisme avancé pour rendre compte des FBOT fait intervenir une supernova à instabilité de paire pulsante.
Là aussi, il y a création de paires électron-positron mais l'étoile devient pulsante éjectant de 10 à 25 masses solaires environ, ce qui forme une enveloppe circumstellaire.
On se retrouve alors dans la situation illustrée sur les schémas ci-dessus et quand la masse de l'étoile passe en dessous des 100 masses solaires, la création de paires cesse et elle finira sa vie comme les supernovae et ou les hypernovae plus classiques avec effondrement de cœur.
Mais il reste encore du travail à faire pour confirmer cette théorie.
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