JJEM : Le mécanisme d'explosion de supernova par jets vacillants

Le **mécanisme d'explosion par jets vacillants (JJEM - jittering jets explosion mechanism)** est un cadre théorique émergent suggérant que les **supernovas à effondrement de cœur** sont propulsées par de multiples paires de jets stochastiques et énergétiques lancés par un objet compact nouvellement formé. Dans une étude marquante, le chercheur **Noam Soker** a identifié ce mécanisme comme l'architecte définitif de la structure du rémanent de **supernova** **J0450.4-7050**. Cette découverte apporte une preuve cruciale dans le débat actuel sur la manière dont les étoiles les plus massives de l'univers connaissent leur fin violente.

Où se situe le rémanent de supernova J0450.4-7050 ?

Le **rémanent de supernova J0450.4-7050** est situé dans le **Grand Nuage de Magellan (GNM)**, une galaxie satellite proche de la Voie lactée. Situé aux coordonnées RA(J2000) = 4h 50m 26.8s et Dec(J2000) = -70d 50m 45.5s, ce rémanent réside dans un laboratoire cosmique qui permet aux astronomes d'observer l'évolution des **supernovas** avec une clarté et des détails sans précédent.

L'analyse détaillée de **J0450.4-7050**, un rémanent de **supernova à effondrement de cœur** (CCSN), a été rendue possible par la synthèse d'imagerie multi-longueurs d'onde issue de récents relevés astronomiques. En examinant les données radio, optiques et de rayons X, les chercheurs peuvent voir à travers le milieu interstellaire pour cartographier les débris d'une explosion stellaire survenue il y a des milliers d'années. La proximité du GNM en fait un lieu idéal pour identifier des nuances structurelles qui pourraient être occultées dans des galaxies plus lointaines, permettant un examen rigoureux des derniers instants de l'explosion.

Que signifie « Veliki » pour le SNR J0450.4-7050 ?

Le surnom **« Veliki »** signifie « grand » en serbe et a été attribué au **SNR J0450.4-7050** pour refléter ses dimensions physiques massives. Le rémanent s'étend sur environ **489 par 264 années-lumière**, ce qui en fait l'un des plus grands rémanents de supernova connus jamais identifiés, ce qui a incité à une réévaluation de son histoire morphologique et de l'énergie de son explosion.

L'échelle immense de **Veliki** n'a d'égale que sa **morphologie complexe à symétrie ponctuelle**. Cette symétrie est définie par trois paires distinctes de caractéristiques structurelles : deux paires d'« oreilles », une paire de « soufflures » s'étendant le long du nord et du sud de l'axe long, et une paire de « dents ». Ces caractéristiques ne sont pas de simples nuages de gaz aléatoires ; elles sont précisément alignées le long d'axes passant par le centre du rémanent. Cette précision géométrique implique une série d'événements hautement ordonnés, bien que violents, lors de l'effondrement de l'étoile progénitrice.

Comprendre le rémanent « Veliki » nécessite d'examiner à la fois les éjectas internes et externes. **Noam Soker** soutient que l'alignement de ces caractéristiques suggère qu'elles ont été façonnées par des forces internes plutôt que par des interactions externes avec le milieu interstellaire environnant. Lorsque les caractéristiques structurelles des éjectas internes s'alignent parfaitement avec celles de l'enveloppe externe, cela constitue une « preuve irréfutable » d'un façonnage par jets, car le gaz externe ne produirait pas de tels motifs synchronisés et à symétrie ponctuelle sur des distances aussi vastes.

En quoi cette découverte remet-elle en question le mécanisme de supernova piloté par les neutrinos ?

Cette découverte remet en question le **mécanisme de supernova piloté par les neutrinos**, car les modèles traditionnels peinent à produire les **morphologies à symétrie ponctuelle** observées dans des rémanents comme Veliki. Alors que les modèles pilotés par les neutrinos reposent sur le chauffage et les instabilités hydrodynamiques pour déclencher une explosion, ils aboutissent généralement à des symétries plus chaotiques et moins structurées qui ne peuvent expliquer l'existence de multiples paires de jets parfaitement alignés.

Le **mécanisme d'explosion par jets vacillants (JJEM)** prédit cependant exactement le type de structures observées dans le **SNR J0450.4-7050**. Selon le JJEM, lorsqu'une étoile massive s'effondre, elle forme un disque d'accrétion autour d'une étoile à neutrons centrale ou d'un trou noir. Ce disque lance des paires de jets qui « vacillent » ou changent de direction en raison de la nature stochastique du moment cinétique dans les couches de l'étoile en effondrement. Ces paires de jets multiples creusent les « oreilles » et les « soufflures » observées aujourd'hui dans le rémanent, laissant une carte morphologique permanente du processus d'explosion.

La présence d'au moins trois paires de jets énergétiques dans **Veliki** suggère que l'explosion n'était pas une explosion sphérique unique, mais une série d'injections directionnelles d'énergie. Ces résultats penchent fortement en faveur du JJEM comme mécanisme principal des CCSN. Si la **supernova** était uniquement pilotée par des neutrinos, le rémanent résultant manquerait probablement de l'alignement spécifique « à symétrie ponctuelle » des soufflures nord-sud et des oreilles secondaires, qui sont des indicateurs caractéristiques de l'activité des jets.

Les implications de la symétrie ponctuelle en astrophysique

La **symétrie ponctuelle** dans un rémanent de **supernova** agit comme un registre fossile de la physique se produisant au cœur d'une étoile mourante. En identifiant ces motifs dans **J0450.4-7050**, les chercheurs peuvent travailler à rebours pour calculer l'énergie et l'orientation des jets qui les ont lancés. Cette méthodologie déplace l'attention d'une simple expansion volumétrique vers une compréhension plus complexe de la manière dont le moment cinétique est redistribué lors d'un effondrement de cœur.

• Paires de jets : Identification de trois paires énergétiques distinctes (oreilles, soufflures et dents).
• Axes de symétrie : L'alignement structurel entre les éjectas internes et externes confirme l'origine interne.
• Échelle d'énergie : La taille massive de Veliki suggère une activité de jets hautement énergétiques soutenue pendant toute la durée de l'explosion.

De plus, l'étude de **Veliki** encourage un réexamen plus large d'autres rémanents connus. Si la symétrie ponctuelle est une caractéristique commune plutôt qu'une anomalie, le **mécanisme d'explosion par jets vacillants** pourrait passer du statut d'alternative théorique à celui de modèle dominant en astrophysique des hautes énergies. Les implications pour notre compréhension de la nucléosynthèse des éléments lourds et de la naissance des étoiles à neutrons sont profondes, car le modèle piloté par jets modifie l'histoire thermique et chimique du matériau éjecté.

Directions futures : quelle suite pour Veliki ?

Les recherches futures se concentreront probablement sur des observations spectroscopiques à haute résolution afin de confirmer la composition chimique des régions sculptées par les jets. En mesurant les vitesses et les abondances élémentaires au sein des « oreilles » et des « soufflures » du **SNR J0450.4-7050**, les astronomes pourront davantage distinguer les signatures du JJEM de celles pilotées par les neutrinos. Cela permettra d'obtenir une vision plus granulaire de la dynamique des fluides de l'explosion et du moment précis des lancements de jets.

En fin de compte, la découverte de la forme unique de **Veliki** rappelle que les explosions les plus massives de l'univers sont loin d'être simples. Comme le suggèrent les recherches de **Noam Soker**, les rémanents de **supernova** que nous observons aujourd'hui sont les plans complexes de la lutte finale et désespérée d'une étoile pour l'équilibre — une lutte définie par les puissants jets vacillants qui finissent par la déchirer. Cette étude souligne non seulement l'importance du **Grand Nuage de Magellan** en tant que centre de recherche, mais établit également une nouvelle norme pour la manière dont nous interprétons les cicatrices laissées par les étoiles mourantes.