Alors que les astronomes commençaient à déterminer comment les étoiles meurent, ils s'attendaient à ce que la masse des restes, qu'il s'agisse de naines blanches, d'étoiles à neutrons ou de trous noirs, soit essentiellement continue. En d'autres termes, il devrait y avoir une distribution fluide des masses résiduelles à partir d'une fraction d'une masse solaire, jusqu'à près de 100 fois la masse du soleil. Pourtant, les observations ont montré une manquer de d'objets à la frontière des étoiles à neutrons et des trous noirs pesant 2 à 5 masses solaires. Alors, où sont-ils tous partis et qu'est-ce que cela pourrait impliquer des explosions qui créent de tels objets?
L'écart a été noté pour la première fois en 1998 et était à l'origine attribué à un manque d'observations de trous noirs à l'époque. Mais au cours des 13 dernières années, l'écart s'est maintenu.
Afin d'expliquer cela, une nouvelle étude a été menée par une équipe d'astronomes dirigée par Krzystof Belczynski à l'Université de Varsovie. Suite aux observations récentes, l'équipe a supposé que la rareté n'était pas due à un manque d'observations ou d'effet de sélection, mais plutôt, il n'y avait tout simplement pas beaucoup d'objets dans cette gamme de masse.
Au lieu de cela, l'équipe a examiné les moteurs des supernovae qui créeraient de tels objets. Les étoiles de moins de ~ 20 masses solaires devraient exploser en supernovae, laissant derrière elles des étoiles à neutrons, tandis que celles de plus de 40 masses solaires devraient s'effondrer directement dans les trous noirs avec peu ou pas de fanfare. Les étoiles entre ces plages devraient combler cet espace de 2 à 5 restes de masse solaire.
La nouvelle étude propose que l'écart soit créé par un interrupteur volage dans le processus d'explosion de supernova. En général, les supernovae se produisent lorsque les noyaux sont remplis de fer qui ne peut plus créer d'énergie par fusion. Lorsque cela se produit, la pression supportant la masse de l’étoile disparaît et les couches externes s’effondrent sur le noyau extrêmement dense. Cela crée une onde de choc qui est réfléchie par le noyau et se précipite vers l'extérieur, claquant dans un matériau plus effondré et créant une impasse, où la pression vers l'extérieur équilibre le matériau infaillible. Pour que la supernova continue, cette onde de choc extérieure a besoin d'un coup de pouce supplémentaire.
Alors que les astronomes ne s'entendent pas exactement sur ce qui pourrait provoquer cette revitalisation, certains suggèrent qu'elle est générée car le noyau, surchauffé à des centaines de milliards de degrés, émet des neutrinos. Sous des densités normales, ces particules passent juste devant la plupart des matières, mais dans les régions superdenses à l'intérieur de la supernova, beaucoup sont capturées, réchauffant le matériau et refoulant l'onde de choc pour créer l'événement que nous observons en tant que supernova.
Quelle qu'en soit la cause, l'équipe suggère que ce point est critique pour la masse finale de l'objet. S'il explose, une grande partie de la masse de l'ancêtre sera perdue, la poussant vers une étoile à neutrons. S'il ne parvient pas à pousser vers l'extérieur, le matériau s'effondre et pénètre dans l'horizon des événements, empilant la masse et entraînant la masse finale vers le haut. C’est un moment tout ou rien.
Et le moment est une bonne description de la rapidité avec laquelle cela se produit. À plus, les astronomes suggèrent que cette interaction entre le choc extérieur et l'effondrement intérieur prend une seule seconde. D'autres modèles placent l'échelle de temps au dixième de seconde. La nouvelle étude note que plus la décision est rapide, plus l'écart est prononcé dans les objets résultants. En tant que tel, le fait que l'écart existe peut être considéré comme une preuve qu'il s'agit d'une décision en une fraction de seconde.
