jets de supernova

Une particule d'énergie $$10^{18}$$ eV frappe l'atmosphère terrestre, c'est comme si une balle de tennis lancée à 200 km/h heurtait un mur. D'où viennent de tels projectiles, les astrophysiciens en débattent depuis des décennies.

Il y a vingt mille ans, l'étoile qui allait devenir la supernova 1987A s'est parée d'un anneau. Pas un, mais trois. Les deux externes, tels des abat-jour, se sont inclinés par rapport à l'équatorial, et la lumière de l'étoile, en traversant ces anneaux, n'atteignait presque plus un observateur qui se serait trouvé dans le plan de l'anneau équatorial.

Quand une étoile explose, sa matière se disperse dans l'espace. Dans le rémanent de supernova SNR 0509-67.5, cette matière ne s'est pas étalée en un nuage uniforme, mais s'est rassemblée en amas distincts — comme des grumeaux dans une pâte que l'on mélange rapidement.

Les rayons cosmiques sont des particules qui traversent notre Galaxie à des vitesses énormes. Leur énergie peut être des millions de fois supérieure à celle des particules dans le plus puissant accélérateur terrestre.

L'explosion d'une étoile massive n'est pas qu'un simple éclat, c'est un choc pour le gaz environnant. Mais jusqu'à présent, personne n'avait observé comment le gaz lui-même se déplace dans ces zones d'explosion.

À la fin de la vie d'une étoile massive, son cœur s'effondre en une fraction de seconde, donnant naissance à l'éclair d'une supernova. Ce cataclysme secoue l'espace-temps lui-même : il émet des ondes gravitationnelles, une ondulation qui traverse l'Univers.

Le 26 mars 2026, l'observatoire sino-européen Einstein Probe a capté une éruption de rayons X qui a duré un peu plus d'un quart d'heure. Mille secondes. Le télescope WXT à son bord a enregistré une montée brutale du rayonnement, puis une décroissance régulière — comme si quelqu'un avait poussé un cri dans le silence, et que l'écho s'était lentement estompé.

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

L'effondrement du cœur d'une étoile ressemble à la compression d'un ressort : la matière tombe vers l'intérieur, et une étoile à neutrons naît au centre. Mais la chute n'est jamais parfaitement régulière.

Trois millisecondes avant la fusion. Un immense trou noir en rotation frénétique attire une étoile à neutrons — une boule de la taille d'une ville mais d'une masse équivalente à une fois et demie celle du Soleil. Les forces de marée étirent l'étoile en un filament aussi fin qu'une aiguille et dispersent la matière.

Une vieille usine où, au lieu de machines-outils, il y a des noyaux atomiques, et où bouillonne un rayonnement neutrino. Lorsqu'une étoile massive épuise son carburant, son cœur se compresse d'un facteur cent, et la température grimpe à des milliards de degrés.

Dans le silence des nuages moléculaires froids, où le milieu interstellaire se condense sous l'effet de la gravité en amas denses, la naissance des étoiles massives reste l'une des grandes énigmes de l'astrophysique.

En 1054, les observateurs terrestres ont enregistré l'éclat d'une « étoile invitée » dans la constellation du Taureau, si brillante qu'elle défiait le Soleil. Aujourd'hui, son rémanent, la nébuleuse du Crabe, sert de laboratoire cosmique, et voilà qu'elle réserve une nouvelle surprise.

Lorsque James Webb a scruté l'Univers jeune à des décalages vers le rouge de 6 à 10, il a découvert une multitude de mystérieux « petits points rouges » (LRD). Ces objets combinaient des caractéristiques de galaxies et de noyaux actifs, mais leurs spectres refusaient de s'intégrer dans les schémas habituels.

Deux étoiles à neutrons — ces résidus ultra-denses d'étoiles massives — fusionnent en une seule, et l'espace autour d'elles frémit : une onde gravitationnelle naît, une ondulation dans le tissu même de la courbure de l'espace-temps.

Le télescope spatial James Webb a plongé au cœur du rémanent de supernova SNR 0540-69.3 — ce qui reste après la mort d'une étoile massive dans une galaxie voisine.

En 2017, le télescope à neutrinos antarctique IceCube a enregistré une particule d'environ 290 TeV provenant des profondeurs du cosmos.

Dans la constellation de l'Aigle, à environ 40 000 années-lumière de nous, fonctionne l'un des accélérateurs naturels les plus puissants de la Galaxie. Il s'agit du microquasar GRS 1915+105, une paire composée d'une étoile ordinaire et d'un trou noir.

Les étoiles naissent dans des nuages froids de poussière cosmique et d'hydrogène. À l'intérieur de ces cocons, les protoétoiles – les noyaux des futures étoiles – ont longtemps été considérées comme de simples amas chauds.

Lorsqu'une étoile massive meurt, son cœur se contracte et l'explosion d'une supernova se produit. Ce cataclysme engendre des flux de particules, comme les vagues provoquées par une pierre jetée dans l'eau. Les premières à arriver sont les neutrinos rapides, qui traversent la Terre sans presque interagir.

Un tuyau d'incendie qui frappe un tas de neige. L'eau ne se contente pas de repousser la neige — là où elle frappe, naissent des éclaboussures, de la vapeur et un fracas. C'est à peu près ce qui se passe avec les jets — d'étroits flux de matière éjectés à grande vitesse des environs d'un trou noir.

L'onde de choc jaillit de la surface de l'étoile – et, l'espace d'un instant, naît un éblouissant éclat d'ultraviolet et de rayons X. C'est précisément un tel événement, nommé EP260321a, que le télescope spatial Einstein a repéré en mars 2026. La lumière a mis environ 450 millions d'années pour nous parvenir.

Une étoile massive termine sa vie par un effondrement spectaculaire : le cœur se comprime en étoile à neutrons ou en trou noir, tandis que les couches externes sont projetées dans une supernova éblouissante.

Le télescope spatial « James Webb » a plongé son regard dans une époque où l'Univers avait moins d'un milliard d'années et y a découvert des centaines d'objets étranges. Petits mais éblouissants, ils brillaient d'un rouge profond — comme des braises incandescentes éparpillées sur le velours noir du cosmos.

Une lampe de poche n'éclaire pas en un cercle uniforme, mais en une tache brillante au centre et un halo flou sur les bords. Si on l'éteint rapidement, ce sont les bords qui s'éteignent en dernier — et la manière dont la lumière décline permet de deviner la forme du réflecteur.

Une étoile massive s'effondre et naît un trou noir entouré d'un disque de plasma surchauffé. Pour que des jets étroits s'échappent de ce disque, il faut un champ magnétique ordonné. Mais à l'intérieur de l'étoile, il est enchevêtré.

En 2017, les détecteurs ont capté un frémissement de l'espace : les ondes gravitationnelles émises par la fusion de deux étoiles à neutrons. Au même instant, les télescopes ont vu un éclat.

Chaque seconde, nous sommes traversés par des projectiles invisibles venus des profondeurs du cosmos. Ce sont les rayons cosmiques — des noyaux atomiques propulsés à des vitesses presque indiscernables de la vitesse de la lumière. Leur énergie dépasse de centaines de millions de fois celle accessible à nos accélérateurs les plus puissants.

Une casserole où mijote un potage à trois ingrédients. Le cuisinier ajuste les proportions en cours de route, et on suit cela grâce à la position d'un point sur une échelle triangulaire. C'est à peu près ainsi que les physiciens démêlent les neutrinos issus d'une explosion de supernova.

Dans un nuage dense de gaz et de poussière où naissent des étoiles géantes, le télescope ALMA a aperçu quelque chose de familier. Quatre minces jets de gaz s'échappent de la même région, chacun laissant derrière lui une chaîne de nœuds brillants – comme une ligne pointillée.

Une étoile naissante ressemble à un batteur de cuisine : elle fouette le nuage environnant et des éclaboussures volent dans toutes les directions. Sauf qu'au lieu de pâte, ce sont du gaz et de la poussière. Auparavant, les astronomes ne voyaient que des jets de gaz, et la poussière était jugée trop fragile : l'onde de choc devrait briser les grains en atomes.

Lorsqu'un noyau atomique lourd se brise, il ne se sépare pas en deux moitiés régulières. D'abord, deux fragments apparaissent, semblables à des poires pressées l'une contre l'autre par leurs extrémités étroites. Ensuite, le point de jonction commence à s'aplatir — comme si deux gouttes fusionnaient et que la surface s'aplanissait rapidement.

Après la mort d'une étoile massive, une supernova explose avec une puissance telle qu'un seul éclair brille plus qu'une galaxie entière. Dans ce brasier naissent des milliards d'axions, des particules invisibles qui ne laissent presque aucune trace.

Dans le système binaire Cygnus X-3, dans notre galaxie, un trou noir et une étoile géante tournent si près l'un de l'autre que l'étoile perd de la matière — elle est emportée par un vent puissant.

Une étoile massive, 40 fois plus lourde que le Soleil, meurt en une fraction de seconde. Son cœur se comprime comme un ressort trop serré, puis se détend brusquement : c'est l'explosion d'une supernova.

Dans le nuage de gaz laissé par l'explosion d'une étoile (ce qu'on appelle un rémanent de supernova), des astronomes ont remarqué une lettre S géante et lumineuse. Elle a été créée par deux jets de matière surchauffée éjectés lors de la catastrophe.

Lorsqu'un boson W (la particule médiatrice de l'interaction faible) se désintègre en un quark et un antiquark, à la vitesse vertigineuse du collisionneur, ces deux fragments volent presque dans la même direction.

Un jet d'eau sortant d'un tuyau d'arrosage et frappant un mur s'étale sur les côtés. De la même manière se comportent les jets astrophysiques — d'étroits flux de plasma éjectés des environs des trous noirs ou des jeunes étoiles.

Lorsque deux noyaux de plomb entrent en collision à une vitesse énorme, un nuage de matière incandescente naît un instant — plus dense et plus chaud que le centre du Soleil. À travers ce nuage filent des jets de particules : des faisceaux étroits comme des rayons laser, arrachés par l'impact.

Au fin fond de la Galaxie naissent parfois des étoiles fugitives. Elles sont éjectées de leur place habituelle par une force monstrueuse : l'explosion d'une supernova. L'une de ces vagabondes vient d'être découverte : une étoile de la classe LP 40-365, un fragment de naine blanche ayant survécu à une explosion incomplète.