Des expériences ont permis d’en apprendre davantage sur les étoiles de première génération

Certaines étoiles faisant entre 55 000 et 56 000 fois la masse de notre Soleil, ont pu mourir d’une façon inhabituelle. Dans leur mort, ces objets appartenant à la première génération des étoiles de l’univers auraient explosé en supernova avant de brûler complètement, ne laissant ni trou noir ni naine blanche derrière.

Les astrophysiciens de l’Université de Californie, Santa Cruz (UCSC) et de l’Université du Minnesota sont venus à cette conclusion après avoir entrepris un certain nombre de simulations sur des superordinateurs, au Centre National du Ministère de l’Énergie de la Recherche Scientifique (NERSC) et à l’Université du Minnesota. Ils se sont appuyé sur CASTRO, un code d’astrophysique compressible développé au Laboratoire National de Lawrence Berkeley de la Division de la Recherche Informatique. Leurs résultats ont récemment été publiés dans le Journal Astrophysique(APJ).

Les étoiles de première génération nous intéressent particulièrement car elles ont produit les premiers éléments lourds, c’est à dire autres que l’hydrogène et l’hélium. Dans leur mort, elles ont envoyé leur « produits » dans l’espace, créant la voie pour les générations suivantes d’étoiles, de systèmes stellaires et de galaxies. Avec une meilleure compréhension de la façon dont ces premières étoiles sont mortes, les scientifiques espèrent glaner quelques idées sur la façon dont l’univers, tel que nous le connaissons aujourd’hui, est venu à se former.

Pour modéliser la vie d’une étoile super massive de première génération, les chercheurs ont utilisé un code d’évolution de dimension stellaire appelé KEPLER. Ce dernier tient compte des processus clés, comme la combustion nucléaire et la convection stellaire.

Il s’est révélé fiable pour les étoiles massives dans la photo-désintégration d’éléments, la production de paires électron-positron et certains effets relativistes. Ces derniers étant importants pour les étoiles au-dessus de 1000 masses solaires.

Ils ont constaté que les étoiles primordiales entre 55 000 à 56 000 masses solaires vivaient environ 1,69 millions d’années avant de devenir instable et de commencer à s’effondrer. Comme l’étoile s’effondre, elle commence à synthétiser rapidement les éléments lourds tels que l’oxygène, le néon, le magnésium et le silicium à partir de l’hélium du noyau. Ce processus libère plus d’énergie que l’énergie de liaison de l’étoile, stoppant ainsi l’effondrement du soleil et provoquant une supernova.

Selon l’intensité des supernovas, des étoiles supermassives pourraient, lorsqu’elles explosent, enrichir leur galaxie hôte entière et même quelques galaxies voisines avec des éléments allant de carbone au silicium. Dans certains cas, une supernova peut même déclencher une flambée de formation d’étoiles dans la galaxie hôte, distinguable des autres jeunes galaxies.