Une étude, dont les résultats intitulés «The search for failed supernovae with the Large Binocular Telescope: confirmation of a disappearing star» ont été soumis à la revue MNRAS pour publication et sont disponibles en pdf sur arxiv.org, révèle que Hubble aurait observé la formation d'un trou noir stellaire sans que celui-ci provienne d'une explosion d'étoile en supernova. Si cela était vérifié, le scénario des supernovæ ratées, proposé pour résoudre le problème des supergéantes rouges, s'en trouverait confirmé pour la première fois.

Rappelons que d'après la théorie de l'évolution stellaire, «une étoile dont la masse est supérieure à 8-10 masses solaires ne finira pas en naine blanche comme le Soleil ou Proxima du Centaure mais sous forme d'une supernova de type SN II» pouvant laisser «comme cadavre une étoile à neutrons ou un trou noir. Plus précisément, «on a des raisons de penser qu'au-delà de 40 masses solaires environ, ce sera un trou noir» tandis que pour les étoiles de masses intermédiaires (entre 8-10 et 40 masses solaires) «les deux types d'astres compacts (étoile à neutrons ou trou noir) sont l'état final de l'évolution de ces astres».

Par ailleurs, le problème des supergéantes rouges est le suivant. Alors qu'entre 15 et 30 masses solaires environ, les étoiles doivent devenir un jour «des supergéantes rouges puis exploser en supernovæ SN II», il n'a jamais été «observé des supernovæ de ce type qui pouvaient être rattachées à une supergéante rouge dans cet intervalle de masse».

Pour expliquer cela, une théorie a été avancée qui stipule «qu'au moins un tiers de ces soleils vont s'effondrer gravitationnellement directement en trou noir, sans passer par la case supernova»: ce phénomène de supernova ratée (failed supernova en anglais) «aurait échappé jusqu'à présent aux observations», car il serait nettement moins brillant (10.000 fois moins lumineux)».

Avec une supernova ratée, lorsque le cœur en fer de l'étoile massive voit ses réactions thermonucléaires de fusion des noyaux s'arrêter et que «l'énergie libérée sous forme de lumière ne peut plus s'opposer à sa contraction, ce qui conduit les protons et les électrons à se combiner en neutrons en émettant des neutrinos», l'onde de choc et les neutrinos «ne sont pas assez forts pour volatiliser l'étoile» comme pour une SN II et «l'effondrement n'est pas stabilisé par un cœur de neutrons hyperdenses».

Néanmoins, «le flux de neutrinos entraînant une perte de masse significative, le plasma externe de l'étoile se dilate, devient moins chaud, de sorte que les noyaux et les électrons de ce plasma se recombinent, ce qui conduit tout de même pendant quelque temps à un objet un million de fois plus lumineux que le Soleil puis qui disparaît des télescopes classiques».

Pour sa part, le Large Binocular Telescope (LBT), «un télescope situé dans l'Arizona (États-Unis) qui possède deux miroirs de 8,4 mètres de diamètre placés sur la même monture», a trouvé, à la suite de campagnes d'observations dédiées à ce phénomène, des candidats intéressants, avec parmi eux «la supergéante rouge N6946-BH1*, située à environ 20 millions d'années-lumière de la Voie lactée et qui est devenue plus brillante en 2009 avant de disparaître». La masse de N6946-BH1, qui appartient à la galaxie NGC 6946, «a été estimée à environ 25 masses solaires».

Comme «les archives des images de Hubble» indiquent «qu'à la place de N6946-BH1, le télescope spatial, qui a aussi vu le même phénomène que le LBT, voit maintenant une source faiblement lumineuse dans l'infrarouge», il est probable «que Hubble a bien observé pour la première fois non seulement une supernova ratée mais aussi la formation d'un trou noir».

Toutefois, pour en être complètement sûr, il faudrait «détecter des émissions intenses en rayons X à la place de N6946-BH1, causées par l'accrétion de matière sur le trou noir». C'est la raison pour laquelle «le télescope Chandra a été appelé à la rescousse»: sa réponse est attendue d'ici quelques mois.

Lien externe complémentaire (source Wikipedia) 

* N6946-BH1