Avant qu'une étoile géante n'explose en supernova, elle produit encore les éléments qui composent la Terre et ses curieux habitants : carbone, soufre, oxygène, silicium ou fer. Mais ces éléments ne sont pas créés n'importe où par hasard, mais dans des coquilles sphériques bien ordonnées, empilées les unes dans les autres et composées de différents éléments de plus en plus lourds vers l'intérieur. Une explosion stellaire rare, appelée SN 2021yfj, a révélé pour la première fois la coquille sphérique la plus interne, qui n'avait été prédite que théoriquement jusqu'à présent - et a également soulevé de nouveaux mystères. Comme l'a rapporté l'équipe de Steve Schulze de la Northwestern University à Evanston dans la revue «Nature», une étoile géante a soufflé la couche interne de silicium et de soufre dans l'espace sous forme d'une enveloppe de gaz cohérente. Lors de la supernova qui s'en est suivie, des mesures spectroscopiques ont permis de distinguer cette coquille de l'explosion elle-même. L'analyse confirme d'une part le modèle de la coquille dans l'évolution des étoiles géantes, mais le remet également en question. En effet, la manière dont l'étoile a mis à nu ses entrailles reste totalement mystérieuse.
Depuis quelques décennies, les spécialistes comprennent assez bien ce qui se passe lorsqu'une étoile géante d'une quarantaine de masses solaires s'approche de la fin explosive de son existence. Lorsque presque tout l'hydrogène est brûlé en hélium, le cœur de l'étoile se rétrécit et devient plus chaud et plus dense jusqu'à ce que l'hélium puisse fusionner. Pour que ses produits, l'oxygène et le carbone, fusionnent à leur tour, les conditions doivent devenir encore plus extrêmes. A des températures et des pressions de plus en plus élevées, on obtient progressivement du néon, du magnésium, du silicium, du soufre et enfin du fer, terminus de la fusion stellaire. Si ce noyau de fer devient trop gros, il s'effondre en étoile à neutrons ou en trou noir, provoquant une gigantesque explosion.
L'étoile précurseur de la supernova 2021yfj était par ailleurs une étoile Wolf-Rayet, une classe très rare d'étoiles géantes qui éjectent une masse exceptionnellement importante avant d'exploser. Elles dévoilent alors leur intérieur, ce qui a déjà permis de mettre en évidence leur coquille d'oxygène et de carbone. Mais pour qu'une étoile géante éjecte également sa coquille de soufre et de silicium, il faut des cataclysmes gigantesques. L'équipe de Schulze a calculé que l'étoile précédente de 2021yfj devait avoir éjecté environ trois fois la masse du Soleil en un seul épisode pour expliquer l'enveloppe gazeuse observée. Il n'existe actuellement aucun mécanisme qui pourrait en être la cause. Une autre découverte approfondit encore le mystère de la supernova exotique 2021yfj. L'équipe de Schulze a détecté de petites quantités d'hélium entre le silicium et le soufre - mais il ne devrait en aucun cas exister si profondément dans l'étoile. Alors que la détection de la coquille de soufre et de silicium renforce le modèle vieux de plusieurs décennies du prélude à la supernova, l'étude montre également combien de mystères restent à éclaircir sur ces «supernovae» ordinaires.
