Une supernova est l’ensemble des phénomènes qui résultent de l’implosion d’une étoile en fin de vie, notamment une gigantesque explosion qui s’accompagne d’une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la Terre, une supernova apparaît donc souvent comme une étoile nouvellea, alors qu’elle correspond en réalité à la disparition d’une étoile.
Bien qu’il s’en produise une toutes les deux ou trois secondes dans l’Univers observable1, les supernovasb sont des événements rares à l’échelle humaine : leur taux est estimé à environ une à trois par siècle dans la Voie lactée.
Il est à noter qu’aucune supernova n’a été observée dans notre galaxie, la Voie lactée, depuis l’invention du télescope. La plus rapprochée observée depuis est SN 1987A, survenue dans une galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan.
La supernova SN 2005ke vue par le télescope spatial Swift, dans le petit cercle blanc.
Elles ont joué et jouent encore un rôle essentiel dans l’histoire de l’Univers, car c’est lors de son explosion en supernova que l’étoile libère les éléments chimiques qu’elle a synthétisés au cours de son existence — et pendant l’explosion même —, pour être diffusés dans le milieu interstellaire. De plus, l’onde de choc de la supernova favorise la formation de nouvelles étoiles en provoquant ou en accélérant la contraction de régions du milieu interstellaire.
Le processus à l’origine d’une supernova est extrêmement bref : il dure quelques millisecondes. Quant au phénomène lumineux rémanent, il peut durer plusieurs mois. Au maximum de luminosité de l’explosion, la magnitude absolue de l’astre peut atteindre -192, ce qui en fait un objet plus lumineux de plusieurs ordres de grandeur[réf. nécessaire] que les étoiles les plus brillantes : pendant cette période, la supernova peut « rayonner plus d’énergie » (et donc avoir une puissance plus grande) qu’une, voire plusieurs galaxies entières. C’est la raison pour laquelle une supernova se produisant dans notre propre galaxie, voire une galaxie proche, est souvent visible à l’œil nu, même en plein jour. Plusieurs supernovas historiques ont été décrites à des époques parfois très anciennes ; on interprète aujourd’hui ces apparitions d’« étoiles nouvelles » comme étant des supernovas.
Bande dessinée illustrant la genèse d’une supernova de type IA.
Il existe deux mécanismes, en réalité assez distincts, qui produisent une supernova : le premier résulte de l’explosion thermonucléaire d’un cadavre d’étoile appelé naine blanche, le second de l’implosion d’une étoile massive qui est encore le siège de réactions nucléaires au moment de l’implosion. Cette implosion est responsable de la dislocation des couches externes de l’étoile. Le premier mécanisme est appelé supernova thermonucléaire, le second supernova à effondrement de cœur. Un troisième mécanisme, encore incertain, mais s’apparentant au second, est susceptible de se produire au sein des étoiles les plus massives. Il est appelé supernova par production de paires. Historiquement, les supernovas étaient classifiées suivant leurs caractéristiques spectroscopiques. Cette classification est peu pertinente d’un point de vue physique. Seules les supernovas dites de type Ia (prononcé « 1 a ») sont thermonucléaires, toutes les autres étant à effondrement de cœur.
Image de la supernova SN 2005cs dans M51, vue par le télescope spatial Swift.
La matière expulsée par une supernova s’étend dans l’espace, formant un type de nébuleuse appelé rémanent de supernova. La durée de vie de ce type de nébuleuse est relativement limitée, la matière étant éjectée à très grande vitesse (plusieurs milliers de kilomètres par seconde), le rémanent se dissipe relativement vite à l’échelle astronomique, en quelques centaines de milliers d’années. La nébuleuse de Gum ou les dentelles du Cygne sont des exemples de rémanents de supernova dans cet état très avancé de dilution dans le milieu interstellaire. La nébuleuse du Crabe est un exemple de rémanent jeune : l’éclat de l’explosion qui lui a donné naissance a atteint la Terre il y a moins de mille ansc.
