Multidimensional simulation of pair-instability supernova explosion

Simulation multidimensionnelle de l’explosion d’une supernova par production de paires Cette thèse propose de simuler les derniers instants de vie d’une première étoile de l’univers. Les quelques 50 secondes que durent cet évènement ont été reproduit avec un code numérique que j’ai développé pendant ma thèse. Cette simulation à trois dimensions à haute résolution demande quinze jours de calculs sur un superordinateur. Lors de l’explosion, une énergie prodigieuse de l’ordre de 10^53 ergs est libérée par les réactions de fusion thermonucléaire, un peu comme la plus grande des bombes thermonucléaires. Ces premières étoiles de l’univers représentent le dernier puzzle de l’astrophysique parce qu’elles n’ont pas encore été observées. Ces prochaines années, avec la mise en orbite du James Webb Telescope, le remplaçant du Hubble Space Telescope, on obtiendra les premières observations de cette première lumière qui a embrasé notre univers. Il semble que ces étoiles sont très massives parce que formées à partir des premiers éléments laissés après le Big-Bang.Mais même avec une métallicité non nulle, on s’attend aussi à les observer dans notre proche univers. Le mécanisme d’explosion est relativement simple et a été mis à jour à la fin des années 60. Le facteur déterminant est la température qui permet la matérialisation de la lumière en paires d’électrons et de positrons qui sous certaines conditions vont s’échapper en neutrinos. Ce qui va entraîner une contraction soudaine de l’étoile et un déchaînement des réactions nucléaires qui vont détruire l’étoile. Ce scénario qui met en jeu les particules élémentaires de notre univers : photon, électron, positrons et neutrinos; est remarquable de simplicité et suivant certaines hypothèses pourrait aussi être à l’origine des sursauts gamma longs. Mes simulations ont montré que la relation de Amati qui avait été vérifiée par des codes numérique 1D est aussi prédite par cette simulation en 3D. Je présenterais les nombreuses étapes qui m’ont permis de créer un code 3D d’explosion d’étoiles en instabilité de paires avec les tests que j’ai effectué et les comparaisons avec des codes 1D et 2D. Ensuite, je présenterais les résultats de ces simulations et les prédictions en abondances d’éléments éléments laissés après la disparition de l’étoile.