Une étude, dont les résultats intitulés «Kinematics and host-galaxy properties suggest a nuclear origin for calcium-rich supernova progenitors» sont publiés dans la revue MNRAS et sont disponibles sur arxiv.org, a permis de présenter un scénario qui mène à la création de supernovae riches en calcium.

La découverte «des supernovae comme SN 2005E qui étaient moins lumineuses que celles connues jusqu'à présent mais dont les restes des explosions semblaient particulièrement riches en calcium» intrigue les astrophysiciens car «on ne comprend pas très bien, par exemple, d’où vient le calcium de nos os» du fait que «les calculs prédisant l’abondance des noyaux de cet élément dans notre Voie lactée aboutissent à des chiffres trop faibles».

L'observation de plusieurs de ces supernovae riches en calcium indiquent qu'elles sont atypiques: en effet, elles ont été découvertes «à plusieurs dizaines de milliers d’années-lumière des galaxies», elles «n’appartiennent pas à des galaxies naines ni des amas globulaires comme on pouvait le soupçonner de prime abord» et enfin, «elles se sont produites avec des astres possédant des vitesses particulièrement grandes (de l’ordre de 7 millions de kilomètres par heure)».

Pour tenter d’y voir plus clair, l'étude ici présentée a fait appel à des images archivées provenant des observations de Hubble. Il est ainsi apparu que «les vitesses et les trajectoires des astres ayant explosé en supernovae sont très similaires à celles des étoiles qui, étant passées trop près du trou noir supermassif de la Voie lactée, se sont retrouvées éjectées à grandes vitesses».

De plus, «les analyses des données concernant 13 supernovae riches en calcium montrent qu’elles sont souvent associées à des galaxies elliptiques en train de fusionner ou qui l’ont fait récemment à l’échelle de l’âge de l’univers observable».

Comme «la majeure partie des galaxies contiennent des trous noirs supermassifs» et que ceux-ci entrainent avec eux un cortège d’étoiles, lorsque les galaxies fusionnent, il en est de même pour les trous noirs qui vont alors éjecter un nombre considérable d’étoiles «par effet de fronde gravitationnelle»: ainsi, «alors que dans le cas de notre galaxie, environ une étoile par siècle va être catapultée dans le milieu intergalactique, dans le cas d'une collision avec une autre galaxie, on atteindrait un taux de 100 étoiles par an».

L'étude avance alors l'hypothèse «que parmi ces étoiles, celles qui vont donner lieu à des supernovae riches en calcium dans le milieu intergalactique» seraient des naines blanches en orbite l’une autour de l’autre. En raison «de l’éjection par les deux trous noirs supermassifs, ces systèmes stellaires doubles évolueraient plus rapidement, en quelques dizaines de millions d’années plutôt qu’en une dizaine de milliards d’années au minimum et même plus».

Plus précisément, «leurs orbites vont diminuer de taille plus rapidement qu’elles ne devraient le faire, de sorte que les forces de marée vont augmenter tout aussi rapidement entre les deux astres compacts» et l'une de ces étoiles, qui «va finir par arracher de la matière à l'autre», va, à la suite de cette accrétion, «déclencher une explosion thermonucléaire avant que les deux n’entrent en collision, comme c’est le cas pour certaines SN Ia».

Si ce scénario est le bon, il restera à comprendre pourquoi on trouverait cinq fois plus de noyaux de calcium dans les restes de ces explosions de naines blanches et beaucoup moins de fer que pour les supernovae standard.