C'est un petit groupe d'étudiants qui l'a découvert par hasard : à seulement 12 années-lumière, un petit point lumineux, aussi brillant qu'une galaxie entière, est le dernier éclat projeté par une étoile en train de mourir ! Une supernova rarissime, dont l'observation en direct permet de lever le voile sur l'expansion de l'Univers.

L'événement est extrêmement rare. "Dans notre galaxie, cela n'arrive qu'une fois tous les 2 siècles", s'exclame l'astonome Steve Fossey. Et pourtant, ce ne sont pas des professionnels équipés des meilleurs appareils de la planète qui l'ont découvert, mais le petit groupe d'étudiants qu'il supervise, massés autour d'un modeste télescope de l'université de Londres. Au soir du 21 janvier dernier, alors que les jeunes Britanniques et leur enseignant cherchaient un coin de ciel noir entre deux images, ils ont remarqué un étrange point lumineux. L'intrus se trouve près de l'oreille de la Grande Ourse, dans la galaxie M82, une voisine de la Voie lactée. "À force de regarder le ciel, il est devenu incroyablement familier, explique Steve Fossey. Nous avons tout de suite remarqué que cet astre était nouveau". À partir de là, tout s'accélère. Les apprentis astronomes et leur professeur établissent les coordonnées exactes de l'objet non identifié, puis donnent l'alerte sur les réseaux spécialisés afin que des télescopes plus puissants se lancent sur sa trace.
Dès 9 heures, le lendemain matin, une équipe du célèbre Caltech (California Institute of Technologie) confirme : la lumière captée dans les faubourgs londoniens a bel et bien été émise lors de l'explosion cataclysmique d'une étoile, une supernova. Mais pas n'importe laquelle : une supernova de type Ia, soit les plus rarissimes morts stellaires, celles des étoiles de faible masse (les naines blanches)... celles qui permettent aux astronomes d'évaluer les distances dans le cosmos : celles-là même qui ont dévoilé, en 1998, que l'expansion de l'Univers est en pleine accélération. "Sur le coup, j'étais si fatigué, si heureux que ce soit une supernova, que je n'ai même pas réalisé qu'il s'agissait d'une Ia, se rappelle Steve Fossey. J'en ai pris conscience petit à petit"...
Désormais baptisée SN2014J, l'explosion a eu lieu très près de nous, à seulement 12 années-lumière de la Terre : le Graal pour les astronomes. "C'est tout simplement la première fois que nous avons l'occasion de mener une véritable étude de supernova Ia, et de préciser enfin nos repères astronomiques, précise Ryan Foley, à l'université de Montréal. C'est la plus proche depuis... 400 ans, et inutile de dire que Johannes Kepler ne disposait pas de télescope assez puissant". Les uns après les autres, les astronomes du monde entier se mobilisent alors, détournant leurs machines pour cibler l'explosion. Le 23 janvier, une équipe indienne réussit ainsi à détailler le spectre de l'explosion dans l'infrarouge grâce au télescope du mont Abu. Une heure plus tard, c'est une équipe chinoise qui retrouve la trace de la supernova, apparue dès le 11 janvier dans les archives de l'Antarctic Survey Telescope. Et quelques heures après, une équipe belge offre enfin le premier spectre en haute resolution grâce au telescope de La Palma, aux îles Canaries.

TOUS BRAQUÉS SUR ELLE... Le Very Large Array, au Nonveau-Mexique ; le Giant Metrewave Radio Telescope, en Inde ; le Keck, à Hawai ; le satellite Integral, dans l'espace... Tous surveillent SN2014J comme le lait sur le feu. La supernova, qui a atteint son pic la première semaine de février, devrait s'éteindre définitivement dans quelques semaines. Il restera alors à éplucher toutes les mesures dans l'espoir de préciser la valeur de l'expansion de l'Univers. "Etudier la lumière intrinsèque de ces explosions, la manière dont elle varie, dont elle interagit avec la poussière qu'elle traverse... C'est le meilleur moyen pour contraindre les modèles et comprendre enfin la nature de ce que nous appelons "énergie noire", ce truc qui accélère l'expansion", détaille Ryan Foley. Dans la lumière de SN2014J, les astronomes espèrent trouver 68 % de l'énergie de l'Univers. Rien que cela.

Dans leur quête pour expliquer les rayons cosmiques qui bombardent la Terre, les astrophysiciens cherchent des monstres puissants. Parmi eux, les vestiges de supernovae.

En fin de vie, certaines étoiles explosent en supernova. L'étoile commence par s'effondrer sur elle-même, puis la matière rebondit et rejoint le milieu interstellaire. Autour de l'ancienne étoile, ce n'est donc plus que turbulences et ondes de chocs. À cela s'ajoute un zeste de champ magnétique. De quoi accélérer des particules légères comme les électrons ou les protons selon le mécanisme prévu par Enrico Fermi, et à l'ouvre également dans les jets des blazars. Pour l'instant, Fermi a identifié une poignée de ces vestiges avec certitude. C'est encore insuffisant pour savoir si les rayons gamma proviennent de l'accélération de protons ou d'électrons, et donc si ces vestiges dégagent l'énergie nécessaire aux rayons cosmiques, dit de basses énergies. Pour ceux 1000 à 10.000 fois plus puissants, une autre catapulte est de toute façon nécessaire (voir "sursauts gamma").

Les astronomes viennent d'assister à l'explosion de l'une des premières étoiles de l'Univers.

Elle s'est produite il y a plus de 13 milliards d'années, soit 630 millions d'années après le big bang.

Fin janvier 2008, l'écho de la supernova la plus proche depuis celle de 1987 est parvenu sur Terre. Mais personne ne l'a vue.

Et pour cause : l'étoile massive qui a explosé 12 à millions d'années-lumière, dans la galaxie M82 (située dans la Grande Ourse), était masquée par d'épais nuages de poussières interstellaires. C'est en radio, et a posteriori, que l'astronome allemand Andreas Brunthaler a découvert son existence. Car seules ces émissions ont pu traverser les poussières qui cachent le cour de M82.

UNE GALAXIE AGITÉE (->)

Du fait d'une rencontre avec sa voisine M81 voici plusieurs centaines de millions d'années, la galaxie M82 subit des tiraillements gravitationnels qui ont déclenché une phase d'intense formation d'étoiles. Parmi ces astres nouveaux, les plus massifs ne vivent que quelques millions d'années avant d'exploser en supernovae. Or, depuis 25 ans, aucune n'a été observée, ce qui est étrange.

(<-) UN COUR TRÈS POUSSIÉREUX

Le centre de M82 est masqué par d'épais nuages enrichis par les poussières d'étoiles ayant explosé en supernovae. C'est derrière ce rideau opaque que la supernova de 2008 a éclaté : elle n'a été détectée ni en ultraviolet, ni en infrarouge, ni en rayons X.

ÉBLOUISSANTE EN RADIO (->)

Sur ces données radio récupérées par les antennes du Very Large Array, et qui étaient passées inaperçues, le cour de M82 s'est subitement mis à briller intensément (à comparer avec l'image prise dans des conditions similaires un an plus tôt).

(<-) UNE ONDE DE CHOC TYPIQUE

Après la découverte de la supernova, de nouvelles observations menées par Andrea Brunthaler ont montré l'expansion d'une onde de choc créant des émissions radio. En avril 2009, celle-ci mesurait 20 jours/lumière de diamètre, soit une vitesse d'expansion de 4 % de la vitesse de la lumière, typique de l'explosion d'une supernova.

Des observations menées depuis 10 ans ont permis aux astronomes de reconstituer le film de l'explosion de la supernova Cassiopee A, aperçue voici 300 ans.

Il apparaît notamment que l'enveloppe de l'étoile a été éjectée de manière sphérique, alors que son cour s'est dispersé en formant un disque en expansion.

Princeton, le 22 mai 2008. Une étoile vient d'exploser sous les yeux ébahis des astrophysiciens leur offrant ainsi la première observation en direct d'une supernova !

C'est en pointant le télescope spatial Swift en direction d'une galaxie située à 90 millions d'années lumière que l'équipe emmenée par Alicia Soderberg a pu enregistrer une incroyable émission de rayons X durant près de 10 minutes.

Ce rayonnement se révèle être la trace du moment exact où l'étoile s'est disloquée, après s'être violemment effondrée sur elle-même. Grâce à cette observation historique des toutes premières minutes de SN2008D, les chercheurs vont enfin pouvoir étudier empiriquement l'enchaînement des mécanismes à l'origine de l'explosion des étoiles massives.

Le 19 mars dernier, une puissante explosion stellaire a pulvérisé le record de l'objet le plus éloigné visible à l'oil nu : pas moins de 7,5 milliards d'années-lumière, soit environ la moitié de l'âge de l'Univers.

Ce qui signifie que ce feu d'artifice a été allumé 3 milliards d'années avant la formation de la Terre ! La responsable de ce spectacle ? Une étoile massive mourante qui a libéré un éclat intense de rayons gamma. De puissants jets de particules sont alors venus percuter les nuages interstellaires environnants et les ont littéralement allumés. D'abord détecté par le satellite Swift, l'éclat est resté visible dans le ciel nocturne pendant 30 secondes. Pas suffisant pour que beaucoup de Terriens l'aient remarquée, mais assez pour ravir le record à la galaxie M33, située à 2,9 millions d'années-lumière de la Terre.

Qui a dit que les archives ne servaient à rien ?

Sans doute pas cette équipe du Max Planck Institute qui, fouillant les images du télescope spatial Chandra de la Nasa, a retrouvé l'image d'une étoile avant qu'elle n'explose en supernova le 5 novembre dernier. C'est la première fois que l'on retrouve l'objet précurseur d'une supernova "de type Ia". Et pour cause : "Nous pouvons prédire l'explosion d'une étoile à quelques millions d'années près, ce qui est précis d'un point de vue cosmologique mais bien trop large pour l'observation", explique Robert Mochkovitch, astronome à l'Institut d'astrophysique de Paris.
Grâce à ces images en rayons X, les chercheurs ont pu trancher entre les deux scénarios possibles pour la formation de la supernova : deux étoiles naines blanches qui fusionnent et explosent de concert ou, et c'est l'explication retenue ici, une naine blanche qui attire la matière d'une étoile proche et grossit jusqu'à l'explosion. Une avancée importante pour les théoriciens, car ces supernovae servent de "chandelles cosmiques" pour mesurer, notamment, l'accélération de l'expansion de l'Univers.