Effondrement stellaire sans supernova

[Ignatius84]

Salut à tous,

dans une discussion récente, j'avais évoqué ce cas plutôt étrange : http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/20...trou-noir.html ici une étoile très massive semble avoir laissé un trou noir derrière elle (enfin, "un astre massif en cours d'effondrement dont l'issue ne peut être a priori qu'un trou noir ) sans avoir auparavant explosé, ou tout du moins sans aucune contrepartie visible (ni même en rayons x ou autre, du moins je n'ai rien lu dans ce sens).

Quelqu'un a-t-il une idée du processus en cours ? Je connais bien, par exemple, les Wolf Rayet qui peuvent donner des SN2 par instabilité de paire, mais rien à voir avec ici. Quel processus peut-il être à l'oeuvre pour passer de l'étoile à l'astre compact ? Par exemple, je me demande si il y a un parallèle quelconque à faire avec le processus supposé de formation des TN supermassifs : c'est à dire par le biais d'une compacité critique atteinte dans un nuage moléculaire, sans passer par la case "étoile". Là aussi il y a "saut d'une étape", on peut déjà dire que ces deux processus ont ceci en commun...
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[Calvert]

Salut,

pour le moment, rien n'est certain et l'interprétation "l'étoile a disparu sans exploser et a formé un trou noir" est une possibilité parmi d'autres, et on attend confirmation du phénomène. Donc, on n'en sait rien.

Certaines étoiles massives ont en fin de vie des coeurs plus massifs que la limite d'Oppenheimer-Volkoff, et il est possible que lorsque les réactions nucléaires s'éteignent, ces coeurs se contractant, ils passent simplement sous leur rayon de Schwarzschild et forment directement un trou noir. On ne sait pas ce qu'il advient du reste de l'étoile : sois il y a un explosion avortée, soit tout tombe directement dans le trou noir.

Une supernova classique a besoin d'une étoile à neutron au moins temporaire pour exploser (on a besoin des neutrinos). Il est aussi possible que le trou noir se forme dans un second temps, l'étoile à neutrons accrétant de la masse.

[Ignatius84]

Salut,

pour le moment, rien n'est certain et l'interprétation "l'étoile a disparu sans exploser et a formé un trou noir" est une possibilité parmi d'autres, et on attend confirmation du phénomène. Donc, on n'en sait rien.

Certaines étoiles massives ont en fin de vie des coeurs plus massifs que la limite d'Oppenheimer-Volkoff, et il est possible que lorsque les réactions nucléaires s'éteignent, ces coeurs se contractant, ils passent simplement sous leur rayon de Schwarzschild et forment directement un trou noir. On ne sait pas ce qu'il advient du reste de l'étoile : sois il y a un explosion avortée, soit tout tombe directement dans le trou noir.

Une supernova classique a besoin d'une étoile à neutron au moins temporaire pour exploser (on a besoin des neutrinos). Il est aussi possible que le trou noir se forme dans un second temps, l'étoile à neutrons accrétant de la masse.

Merci Calvert. Je crains que je n'obtienne guère d'autres réponses. J'ai du coup envie de transformer le fil, la question :

en fait depuis longtemps je me demande si on a pas un "problème" (ou du moins, moi j'en ai un) sur la phase qui succède juste à l'effondrement, et avant de considérer qu'on a un Tn (plus ou moins) formé. Je m'explique :

comment ça se passe précisément ? les couches (H,He,C,O,Ne,Si) s'effondrent sur le coeur en fer qui fusionne en partie, l'effondrement gagne le coeur quand la pression de dégénérescence des neutrons (ou IF) est vaincue, et c'est LA que j'ai un souci, juste LA. Quelque part (au centre je présume, mais bon...?) dans le coeur de l'étoile en effondrement, la compacité critique est atteinte. On fait une pause, pour moi "intuitivement" je le vois comme ça, mais déjà la solution de Schwarzschild ne dit pas ça si je ne me trompe pas, car elle considère une masse isolée, or le coeur de l'étoile n'est pas isolé. Donc soit j'ai totalement tort de le voir comme je disais avant, et il faudrait -si possible- m'expliquer physiquement comment ça se passe "dans l'ordre des choses", ou la solution de Schw. n'est en réalité pas valable ici, et de toute manière l'astre tourne (et d'ailleurs même dans le cas d'un nuage moléculaire ---} tn supermassif), donc on va prendre la métrique de Kerr (que je ne connais vraiment qu'avec les mains, même si je connais le formalisme avec les deux horizons etc). Ensuite, on reprend notre coeur d'étoile devenu TN, il grossit jusqu'à englober toute la masse possible de l'astre progéniteur = j'aimerai savoir si on sait, étape par étape (avec ou sans temps) comment il atteint sa masse/taille optimale fonction de l'astre progéniteur.

Je remarque aussi que cette vision, peut-être -sûrement ?- vraiment fausse me rappelle tout simplement l'accrétion de matière par l'astre effondré au cours de "sa vie", accrétion qui est donc observable (voir la news sur 404 Cygni par exemple, qui depuis 2015 a des sursauts d'activité en rayons X).

[Lansberg]

Merci Calvert. Je crains que je n'obtienne guère d'autres réponses.

Il semblerait, mais cela reste à confirmer, que ce phénomène concernerait des étoiles très massives. Peut-être que le rebond des couches supérieures de l'étoile au moment de l'effondrement du cœur est "étouffé" par l'énorme masse de ces couches et que cela empêche l'explosion de l'étoile en supernova. On ne trouve pas grand chose pour l'instant sur le sujet.

comment ça se passe précisément ? les couches (H,He,C,O,Ne,Si) s'effondrent sur le coeur en fer qui fusionne en partie

Le fer ne fusionne pas. C'est bien là, l'origine de la crise énergétique brutale. On estime que la fusion du silicium qui conduit au fer se fait en 1 jour, ce qui est extrêmement court. L'effondrement du cœur de fer se produit en 1/4 de s !
Les couches supérieures de l'étoile tombent en chute libre sur le cœur avec pour conséquence un phénomène de rebond qui dure quelques ms et qui est à l'origine de l'explosion de l'étoile (il est question ici de supernova de type II).

l'effondrement gagne le coeur quand la pression de dégénérescence des neutrons (ou IF) est vaincue...

Si la masse du cœur de fer est inférieure à 3 masses solaires l'effondrement s'arrête et conduit à la formation d'une étoile à neutrons dont la densité est de l'ordre de celle du noyau atomique.
Pour une masse plus grande rien ne s'oppose à la gravitation et l'effondrement se poursuit et conduit à la formation d'un trou noir défini uniquement par les trois paramètres : masse, moment cinétique, charge électrique.

, et c'est LA que j'ai un souci, juste LA. Quelque part (au centre je présume, mais bon...?) dans le coeur de l'étoile en effondrement, la compacité critique est atteinte...

L'effondrement, sous l'effet de la gravitation, concerne le cœur de fer dans son ensemble puis l'étoile à neutrons. Cette représentation partant du "centre" (du cœur ?) n'est pas claire.
On peut supposer, dans le cas de l'étoile qui n'explose pas en supernova, que le reste de la matière est "absorbée" par le trou noir. C'est visiblement ce qu'on peut en conclure puisqu'il n'y a pas pour l'instant de rémanent identifié.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mailou75]

Le fer ne fusionne pas.

Étonnant... il faut bien fabriquer de l’or, de l’uranium etc, si possible très tot dans l’age de l’Univers.

[Calvert]

Étonnant... il faut bien fabriquer de l’or, de l’uranium etc, si possible très tot dans l’age de l’Univers.

Les éléments plus lourds ne sont pas issus de fusions nucléaires au sens strict, mais sont fabriqués dans différents sites grâce aux processus r et s. Certains éléments lourds, dont l'or, pourraient même être majoritairement fabriqué lors de la fusion d'étoiles à neutrons (il n'y a pas de site de production idéal lors de l'explosion d'une supernova en l'état actuel de nos connaissance).

[papy-alain]

Les éléments plus lourds ne sont pas issus de fusions nucléaires au sens strict, mais sont fabriqués dans différents sites grâce aux processus r et s. Certains éléments lourds, dont l'or, pourraient même être majoritairement fabriqué lors de la fusion d'étoiles à neutrons (il n'y a pas de site de production idéal lors de l'explosion d'une supernova en l'état actuel de nos connaissance).

L'or, le plomb, l'uranium présents sur Terre ne peuvent pas provenir de la fusion d'étoiles à neutrons. Ces éléments étaient présents dans le nuage qui a donné naissance au système solaire et je ne vois pas comment ils auraient pu être fabriqués hors de l'explosion d'une supernova.

[Calvert]

J'aime toujours beaucoup ce ton péremptoire. Allez expliquez à ces gens (y compris les références incluses dans cette revue) que ce sont des imbéciles.

[Fustigator]

Bonjour

Quelque chose que je ne comprends pas dans votre échange : admettons donc que de l'or, du plomb, de l'uranium, (etc ...) sont fabriqués lors de la fusion d'étoiles à neutron; par quel mécanisme se retrouveraient-ils dans des disques protoplanétaires ou, plus simplement, dans une planète ?

[Calvert]

Une partie de la matière est éjectée dans ce genre d'événement. Ce n'est pas vraiment une rencontre paisible, voir par exemple ici.

[Deedee81]

Salut,

L'observation en direct d'une fusion d'étoiles à neutrons (on en attend d'autres impatiemment) a permis de détecter la signature forte de certains éléments, comme l'or.

Faudra que j'adapte mon document sur la nucléosynthèse

[Ignatius84]

L'or, le plomb, l'uranium présents sur Terre ne peuvent pas provenir de la fusion d'étoiles à neutrons. Ces éléments étaient présents dans le nuage qui a donné naissance au système solaire et je ne vois pas comment ils auraient pu être fabriqués hors de l'explosion d'une supernova.

comme ça :



Faudra donc attendre qu'il soit validé, mais tu as là le tableau des éléments du Système solaire par étoile ou événement progéniteur. C'est assez édifiant (par exemple 100% de la manganèse vient des sn1a !), c'est le travail d'une astrophysicienne je crois, dont le nom m'échappe.

J'ajoute que, comme le dit ce tableau, et à ma connaissance, il est bien établi que l'or provient des fusions d'EN pour environ 80%. Ou le Bore, à 100% des rayons cosmiques ! étonnant, non ?

[JPL]

Quelle est la source de ce tableau ?

[Ignatius84]

Quelle est la source de ce tableau ?

Bonjour,

"c'est le travail d'une astrophysicienne je crois, dont le nom m'échappe."

je vais regarder vite fait si je trouve mais honnêtement j'ai pas que ça à faire

[Ignatius84]

Lol, ça a été publié chez vous : https://www.futura-sciences.com/scie...-etoiles-7275/

Donc c'était bien une fille : Jennifer Johnson.

(et je "diffamais pas" sur l'EHT, à l'occasion j'aimerai bien que ça soit clair )

[JPL]

Lol, ça a été publié chez vous : https://www.futura-sciences.com/scie...-etoiles-7275/

Ça m’avait échappé.

[pascelus]

il est bien établi que l'or provient des fusions d'EN pour environ 80%.

Merci d'avoir retrouvé ce tableau intéressant.
Cela montre que les étoiles à neutrons ... contiennent aussi des protons et des électrons!...

[Ignatius84]

Merci d'avoir retrouvé ce tableau intéressant.
Cela montre que les étoiles à neutrons ... contiennent aussi des protons et des électrons!...

Oui ça c'est relativement connu, c'est -si je dis pas de bêtise, ce qui reste à craindre en toute hypothèse - l'état de la matière en surface qui est probablement, suivant certains modèles, encore constitués de protons et électrons, car la pression gravitationnelle n'est pas suffisante pour vaincre l'IF des noyaux. Mais ça serait vraiment une fine superficielle, celle sur laquelle peut tomber la matière accrétée d'une étoile compagne par exemple.

[SK69202]

Certaines étoiles massives ont en fin de vie des coeurs plus massifs que la limite d'Oppenheimer-Volkoff, et il est possible que lorsque les réactions nucléaires s'éteignent, ces coeurs se contractant, ils passent simplement sous leur rayon de Schwarzschild et forment directement un trou noir. On ne sait pas ce qu'il advient du reste de l'étoile : sois il y a un explosion avortée, soit tout tombe directement dans le trou noir.

La contraction entre le rayon initial et le rayon de Schwarzschild doit quand même libérer pas mal d'énergie potentielle de plus que dans l'implosion des cœurs moins massifs habituels ?

Le trou-noir dès que formé, doit avoir une limite d'Edington pour son accrétion, ça doit avoir le temps d'émettre quelques choses, en sus des jets polaires, avant que tout retombe sur l'horizon ?

[Calvert]

La contraction entre le rayon initial et le rayon de Schwarzschild doit quand même libérer pas mal d'énergie potentielle de plus que dans l'implosion des cœurs moins massifs habituels ?

Comme une étoile à neutrons n'est pas incroyablement plus grande que son rayon de Schwarzschild, ça ne doit pas être terriblement différent.

Le trou-noir dès que formé, doit avoir une limite d'Edington pour son accrétion, ça doit avoir le temps d'émettre quelques choses, en sus des jets polaires, avant que tout retombe sur l'horizon ?

Oui, mais il faut que ça puisse sortir, et il y a quand même pas mal de matière qui tombe. S'il y a suffisamment de moment cinétique, on peut former un disque, et potentiellement un collapsar. Sinon, on tombe dans le domaine des "failed supernovae"

Après, il ne faut pas oublier que le mécanisme d'explosion des SNe est encore très mal connu, les simulations sont difficiles. Tout ceci est encore très incertain et doit être pris avec précautions.

[Mailou75]

comme ça :

Merci pour le tableau

[Ignatius84]

Comme une étoile à neutrons n'est pas incroyablement plus grande que son rayon de Schwarzschild, ça ne doit pas être terriblement différent.



Oui, mais il faut que ça puisse sortir, et il y a quand même pas mal de matière qui tombe. S'il y a suffisamment de moment cinétique, on peut former un disque, et potentiellement un collapsar. Sinon, on tombe dans le domaine des "failed supernovae"

Après, il ne faut pas oublier que le mécanisme d'explosion des SNe est encore très mal connu, les simulations sont difficiles. Tout ceci est encore très incertain et doit être pris avec précautions.

Ouhaou ! je connaissais pas le collapsar, merci beaucoup ! Je plussoie en battant des mains à la dernière phrase ! Je ne serai pas surpris qu'on le devienne justement le jour où on aura un véritable modèle d'effondrement et plus uniquement une vision globale (probablement juste, mais globale).

Sans être indiscret Calvert, c'est ton domaine professionnel, ou tu es "juste" bien renseigné ?

[Calvert]

Sans être indiscret Calvert, c'est ton domaine professionnel

Oui. En tout cas à temps partiel.

[Deedee81]

Salut,

à temps partiel.

Juste le temps que l'étoile explose

[pascelus]

Si la majorité de l'or et d'autre éléments lourds est produite par les étoiles à neutron, quel est le processus qui dissémine ces éléments?

[papy-alain]

Si la majorité de l'or et d'autre éléments lourds est produite par les étoiles à neutron, quel est le processus qui dissémine ces éléments?

Je me pose la même question car la vitesse de libération à la surface d'une étoile à neutrons, ça doit être colossal. Sans compter que la fusion de deux étoiles à neutrons génère un trou noir, et là, adieu à ton or, Arpagon.

[Deedee81]

Je me pose la même question car la vitesse de libération à la surface d'une étoile à neutrons, ça doit être colossal. Sans compter que la fusion de deux étoiles à neutrons génère un trou noir, et là, adieu à ton or, Arpagon.

Il ne doit y avoir qu'une faible fraction ayant assez de vitesse pour s'échapper. Mais je ne sais pas combien. (je viens de faire quelques recherches rapides mais je n'ai pas trouvé)

[papy-alain]

Il ne doit y avoir qu'une faible fraction ayant assez de vitesse pour s'échapper. Mais je ne sais pas combien. (je viens de faire quelques recherches rapides mais je n'ai pas trouvé)

Ce que je ne comprends pas, c'est quel type de phénomène pourrait disséminer dans l'espace un peu de matière provenant d'une étoile à neutrons.

[pascelus]

Ce que je ne comprends pas, c'est quel type de phénomène pourrait disséminer dans l'espace un peu de matière provenant d'une étoile à neutrons.

J'ai trouvé ça comme réponse, mais il y a quand meme pas mal de conditionnels... https://www.futura-sciences.com/scie...eutrons-33381/
notamment le nombre d'étoiles à neutrons doubles...

[Lansberg]

Il ne doit y avoir qu'une faible fraction ayant assez de vitesse pour s'échapper. Mais je ne sais pas combien. (je viens de faire quelques recherches rapides mais je n'ai pas trouvé)

Il faut que je retrouve une étude que j'ai lue sur le sujet, mais les quantités produites sont loin d'être négligeables dans le cas de la fusion d'EN évoquée. C'est de l'ordre de plusieurs fois la masse de la Terre !! Il y était aussi question d'un autre élément lourd : l'europium. En orientant la recherche sur cet élément on doit retomber facilement sur la publication arXiv (pas le temps de chercher !!!).
Le débat est toutefois animé car la probabilité de fusion de deux étoiles à neutrons est sûrement un événement rare et qu'est-ce qui domine dans l'univers ? Supernova ? Fusion d'EN ?
Ce qui me pose plus question dans le tableau des éléments présenté ci-dessus, c'est que les étoiles donnant naissance aux nébuleuses planétaires puissent produire des éléments lourds au-delà de l'oxygène ("low mass stars") ???