Communiqué de presse

La forme unique de l'explosion d'une étoile révélée juste un jour après sa détection

12 novembre 2025

Des observations effectuées rapidement à l'aide du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire Européen Austral (ESO) ont révélé la mort explosive d'une étoile au moment même où l'explosion traversait la surface de l'étoile. Pour la première fois, les astronomes ont dévoilé la forme de l'explosion à son stade le plus précoce et le plus fugace. Cette brève phase initiale n'aurait pas été observable un jour plus tard et permet de répondre à toute une série de questions sur la façon dont les étoiles massives deviennent des supernovas.

Lorsque l'explosion de la supernova SN 2024ggi a été détectée pour la première fois dans la nuit du 10 avril 2024, heure locale, Yi Yang, professeur adjoint à l'université Tsinghua de Pékin, en Chine, et auteur principal de la nouvelle étude, venait d'atterrir à San Francisco après un long vol. Il savait qu'il devait agir rapidement. Douze heures plus tard, il avait envoyé une proposition d'observation à l'ESO qui, après un processus d'approbation très rapide, a pointé le VLT au Chili vers la supernova le 11 avril, soit seulement 26 heures après la détection initiale.

SN 2024ggi est située dans la galaxie NGC 3621, dans la direction de la constellation de l'Hydre, à « seulement » 22 millions d'années-lumière, ce qui est proche en termes astronomiques. Grâce à un grand télescope et à l'instrument adéquat, l'équipe internationale savait qu'elle avait une occasion rare de dévoiler la forme de l'explosion peu après qu'elle se soit produite. « Les premières observations du VLT ont capturé la phase pendant laquelle la matière accélérée par l'explosion près du centre de l'étoile a traversé la surface de celle-ci. Pendant quelques heures, la géométrie de l'étoile et son explosion ont pu être observées ensemble », explique Dietrich Baade, astronome de l'ESO en Allemagne et coauteur de l'étude publiée aujourd'hui dans Science Advances.

« La géométrie d'une explosion de supernova fournit des informations fondamentales sur l'évolution stellaire et les processus physiques qui conduisent à ces feux d'artifice cosmiques », explique Yi Yang. Les mécanismes exacts à l'origine des explosions de supernovas d'étoiles massives, celles dont la masse est plus de huit fois supérieure à celle du Soleil, font encore l'objet de débats et constituent l'une des questions fondamentales auxquelles les scientifiques souhaitent répondre. Le précurseur de cette supernova était une étoile supergéante rouge, dont la masse était 12 à 15 fois supérieure à celle du Soleil et dont le rayon était 500 fois plus grand, faisant de SN 2024ggi un exemple classique d'explosion d'étoile massive. 

Nous savons que, tout au long de sa vie, une étoile typique conserve sa forme sphérique grâce à un équilibre très précis entre la force gravitationnelle, qui tend à la comprimer, et la pression de son moteur nucléaire, qui tend à la dilater. Lorsqu’elle épuise sa dernière source de carburant, ce moteur nucléaire commence à s’essouffler. Pour les étoiles massives, cela marque le début d’une supernova : le cœur de l’étoile mourante s’effondre, les couches de matière environnantes s’y précipitent puis rebondissent. Ce choc de rebond se propage alors vers l’extérieur, entraînant la désintégration de l’étoile.

Une fois que le choc franchit la surface, il libère d'immenses quantités d'énergie — la supernova s'illumine alors de manière spectaculaire et devient observable. Pendant une phase de courte durée, la forme initiale de la « déflagration » de la supernova peut être étudiée avant que l'explosion n'interagisse avec la matière entourant l'étoile mourante.

C'est ce que les astronomes ont réussi à faire pour la toute première fois avec le VLT de l'ESO, en utilisant une technique appelée « spectropolarimétrie ». « La spectropolarimétrie fournit des informations sur la géométrie de l'explosion que d'autres types d'observation ne peuvent pas fournir, car les échelles angulaires sont trop petites », explique Lifan Wang, coauteur et professeur à l'université Texas A&M aux États-Unis, qui était étudiant à l'ESO au début de sa carrière d'astronome. Même si l'étoile en explosion apparaît comme un simple point, la polarisation de sa lumière recèle des indices cachés sur sa géométrie, que l'équipe a pu déchiffrer. [1]

Le seul instrument de l’hémisphère sud capable de capturer la forme d’une supernova grâce à ce type de mesure est FORS2, installé sur le Very Large Telescope (VLT). À partir des données de FORS2, les astronomes ont découvert que l’explosion initiale de matière présentait une forme d’olive. À mesure que l’explosion s’étendait vers l’extérieur et entrait en collision avec la matière environnant l’étoile, cette forme s’est aplatie, mais l’axe de symétrie des éjectas est resté inchangé. Selon Yi Yang, « ces résultats suggèrent l’existence d’un mécanisme physique commun à l’origine de l’explosion de nombreuses étoiles massives, caractérisé par une symétrie axiale bien définie et agissant à grande échelle ».

Grâce à ces nouvelles connaissances, les astronomes peuvent déjà écarter certains modèles actuels de supernovaet en affiner d’autres en y intégrant de nouvelles données, offrant ainsi un éclairage inédit sur la mort spectaculaire des étoiles massives. « Cette découverte ne transforme pas seulement notre compréhension des explosions stellaires, elle démontre aussi ce que la science peut accomplir lorsqu’elle dépasse les frontières », explique Ferdinando Patat, coauteur de l’étude et astronome à l’ESO. « C’est un rappel puissant du fait que la curiosité, la collaboration et la réactivité peuvent ouvrir la voie à des découvertes profondes sur les mécanismes physiques qui façonnent notre Univers. »

Notes

[1] Les particules de lumière (photons) ont une propriété appelée polarisation. Dans une sphère, la forme de la plupart des étoiles, la polarisation des photons individuels s'annule, de sorte que la polarisation nette de l'objet est nulle. Lorsque les astronomes mesurent une polarisation nette non nulle, ils peuvent utiliser cette mesure pour déduire la forme de l'objet — une étoile ou une supernova — émettant la lumière observée.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article qui paraîtra dans Science Advances (doi : 10.1126/sciadv.adx2925).

L'équipe est composée de Y. Yang (Department of Physics, Tsinghua University, China [Tsinghua University]), X. Wen (School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University, China [Beijing Normal University] and Tsinghua University), L. Wang (Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University, USA [Texas A&M University] and George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics & Astronomy Texas A&M University, USA [IFPA Texas A&M University]), D. Baade (European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere, Germany [ESO]), J. C. Wheeler (University of Texas at Austin, USA), A. V. Filippenko (Department of Astronomy, University of California, Berkeley, USA [UC Berkeley] and Hagler Institute for Advanced Study, Texas A&M University, USA), A. Gal-Yam (Department of Particle Physics and Astrophysics, Weizmann Institute of Science, Israel), J. Maund (Department of Physics, Royal Holloway, University of London, United Kingdom), S. Schulze (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics, Northwestern University, USA), X. Wang (Tsinghua University), C. Ashall (Department of Physics, Virginia Tech, USA and Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa, USA), M. Bulla (Department of Physics and Earth Science, University of Ferrara, Italy and INFN, Sezione di Ferrara, Italy and INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, Italy), A. Cikota (Gemini Observatory/NSF NOIRLab, Chile), H. Gao (Beijing Normal University and Institute for Frontier in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University, China), P. Hoeflich (Department of Physics, Florida State University, USA), G. Li (Tsinghua University), D. Mishra (Texas A&M University and IFPA Texas A&M University), Ferdinando Patat (ESO), K. C. Patra (California and Department of Astronomy & Astrophysics, University of California, Santa Cruz, USA), S. S. Vasylyev (UC Berkeley), S. Yan (Tsinghua University). 

L'Observatoire Européen Austral (ESO) permet aux scientifiques du monde entier de percer les secrets de l'Univers pour le bien de tous. Nous concevons, construisons et exploitons des observatoires terrestres de niveau mondial, que les astronomes utilisent pour répondre à des questions passionnantes et faire découvrir les merveilles de l'astronomie, et nous encourageons la collaboration internationale dans ce domaine. Créé en 1962 en tant qu'organisation intergouvernementale, l'ESO est aujourd'hui soutenu par 16 États membres (Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, Finlande, France, Irlande, Italie, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse), ainsi que par le Chili, pays hôte, et l'Australie, partenaire stratégique. Le siège de l'ESO, son centre d'accueil des visiteurs et son planétarium, l'ESO Supernova, sont situés près de Munich, en Allemagne, tandis que le désert chilien d'Atacama, un endroit exceptionnel offrant des conditions uniques pour observer le ciel, accueille nos télescopes. L'ESO exploite trois sites d'observation : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le Very Large Telescope et son Very Large Telescope Interferometer, ainsi que des télescopes de sondage tels que VISTA. Toujours à Paranal, l'ESO hébergera et exploitera le réseau sud de l'observatoire Cherenkov Telescope Array, le plus grand et le plus sensible observatoire de rayons gamma au monde. En collaboration avec des partenaires internationaux, l'ESO exploite ALMA à Chajnantor, une infrastructure qui observe le ciel dans les longueurs d'onde millimétriques et submillimétriques. À Cerro Armazones, près de Paranal, nous construisons « le plus grand œil au monde tourné vers le ciel » : l'Extremely Large Telescope de l'ESO. Depuis nos bureaux à Santiago, au Chili, nous soutenons nos opérations dans le pays et collaborons avec nos partenaires chiliens et la société civile.

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College Station, Texas, United States
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