Une ampoule qui ne grille pas, mais qui s'emballe et devient de plus en plus brillante jusqu'à faire voler en éclats tout le luminaire. C'est à peu près ainsi que meurent les étoiles les plus massives de l'Univers. Lorsque le cœur d'une étoile atteint des milliards de degrés, des paires de particules commencent à s'y créer : des électrons et leurs antiparticules, les positons. Ce processus pompe l'énergie qui soutenait l'étoile, et celle-ci s'effondre, mais pas en silence : c'est une explosion thermonucléaire monstrueuse. On appelle cela une supernova à instabilité de paires.
C'est précisément ce type d'explosion qui semble avoir donné naissance à la supernova 2023vbw. Elle a surgi dans une petite galaxie où les étoiles ne contiennent presque pas d'éléments lourds — un endroit idéal pour de tels monstres. Les télescopes l'ont suivie pendant 190 jours, et pendant ce temps, elle a libéré dix fois plus d'énergie qu'une supernova classique à effondrement de cœur. Pour atteindre une telle puissance, l'explosion a dû éjecter dans l'espace environ 200 à 300 masses solaires — un véritable nuage de matière stellaire.
Mais le plus intéressant n'est pas seulement la luminosité record. La lumière de la supernova a révélé que l'explosion n'était pas parfaitement sphérique. La matière de l'étoile a percuté le gaz environnant, et la forme de cette collision a trahi une asymétrie — peut-être que l'étoile a éjecté ses couches de manière irrégulière avant de mourir. Ces détails aideront à comprendre comment vivent et meurent les étoiles géantes qui ont autrefois ensemencé le cosmos avec les premiers éléments lourds.
Pour l'instant, nous ne voyons que quelques rares éruptions de ce type. Mais bientôt, des télescopes comme l'observatoire Vera Rubin en découvriront des centaines. Chacune est une fenêtre sur une époque où l'Univers était jeune et peuplé de géantes stellaires.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.16487
Stars in the initial and carbon-oxygen core mass ranges of $$\sim140-260$$ and $$50-130$$ M$$_\odot$$, respectively, with low metallicity are predicted to experience copious electron-positron pair production in their cores, leading to a runaway thermonuclear explosion that obliterates the entire star in a luminous and long-duration pair-instability supernova explosion. Some previous supernovae have been interpreted in this context but lack the full range of predicted properties. Here, we report detailed observations and modeling of the hydrogen-rich supernova 2023vbw, which exploded in a low-metallicity ($$\sim0.1$$ Z$$_\odot$$) environment in a dwarf star-forming galaxy at a redshift of $$0.088$$. Its light curve exhibits a luminous ($$1.6\times10^{43}$$ erg s$$^{-1}$$) and long-duration ($$190$$ days) main peak, resulting in a total radiated energy of $$3\times10^{50}$$ erg, more than an order of magnitude greater than canonical core-collapse supernovae. Semi-analytical light-curve modeling yields a blue supergiant-like progenitor with an ejecta mass of $$170-350$$ M$$_\odot$$, radioactive nickel mass of $$1.2-1.6$$ M$$_\odot$$, and explosion energy of $$(6-13)\times10^{52}$$ erg, well matched by pair-instability models. The early and late-phase light curve and spectra also show evidence for interaction of the supernova ejecta with an aspherical circumstellar medium. Discoveries of numerous such events with the upcoming Rubin Observatory and Roman Space Telescope will shed light on the deaths of the most massive stars in the Universe.
L'explosion de 2023vbw a duré plus longtemps que le voyage d'une sonde de la Terre à Mars sur la trajectoire la plus lente.
Dans le roman « Les Dieux eux-mêmes » d'Isaac Asimov, l'explosion d'une étoile due à un déséquilibre des particules rappelle le mécanisme de l'instabilité de paires.