Des explosions de Supernova aussi vraies que nature

Certaines étoiles finissent leur vie de manière spectaculaire. Elles explosent dans un halo de lumière aussi extraordinairement intense que bref. C’est l’histoire de quelques millisecondes. Une telle apothéose, appelée supernova, est offerte aux étoiles massives notamment, qui font plus de 100 fois la masse du soleil.
L’explosion produit de la lumière mais rejette également du fer, du calcium, du sodium ainsi que d’autres représentants du tableau périodique des éléments chimiques. Comme il est très rare de pouvoir observer l’explosion d’une étoile, c’est souvent à partir de ces substances diffusées dans l’univers que les astrophysiciens retracent, en fonction du temps écoulé, le nombre et le type de supernovae qui ont explosé. Pour tenter de donner une réponse aux nombreuses questions qui subsistent sur ce phénomène difficile à observer, les chercheurs recourent aux simulations ainsi qu'à des modèles théoriques de tous les processus physiques qui y sont présents (la gravitation, la dynamique, le refroidissement du gaz etc.).

Pour son travail de fin d’études Alexis Arnaudon s’est intéressé à améliorer un logiciel de simulation, sur le superordinateur de l’EPFL, avec pour principale cible les supernovae dans les galaxies naines. Ces agrégations de l’ordre de 10 milliards d’étoiles (contre 200 à 400 milliards pour les grandes galaxies) sont particulièrement intéressantes pour la recherche sur l’origine de la formation des galaxies en raison de leur évolution relativement indépendante du reste de l'univers. Leur petite masse les préserve de nombreuses collisions avec d'autres galaxies.

Ce phénomène, qui pourrait se produire deux à trois fois par siècle rien que dans la voie lactée, constitue la force la plus destructrice et la plus créatrice de l’univers. L’onde de choc de la supernova favorise la formation de nouvelles étoiles en initiant ou en accélérant la contraction de régions du milieu interstellaire. Et ces réactions en chaîne amorcent un processus de formation d’étoiles, de planètes et pourquoi pas, comme cela s’est produit sur Terre, d’être vivants, de plantes, d’air etc. «On sait aujourd’hui que la grande quantité de matière et d'énergie qu’elles éjectent est fondamentale pour créer une nouvelle galaxie », explique l’étudiant.

Alexis Arnaudon a commencé par reproduire l’explosion d’une étoile isolée. Le but était de corriger certains défauts du programme et en améliorer la résolution. Il a également calibré ce logiciel, en utilisant un nouveau modèle de supernovae, pour reproduire les galaxies déjà observées comme Fornax et Carina. Ces résultats sont un premier pas pour obtenir des modèles plus précis.