Une mystérieuse étoile survit à une explosion de supernova thermonucléaire

Une étoile tenace valide un modèle révisé de supernovae

Une supernova est l’explosion cataclysmique d’une étoile. Les supernovae thermonucléaires, en particulier, signalent la destruction complète d’un

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>naineblanche[{“attribute=””>whitedwarf étoile, sans rien laisser derrière. C’est du moins ce que suggèrent les modèles et observations astrophysiques.

Ainsi, lorsqu’une équipe d’astronomes est allée examiner le site de la supernova thermonucléaire particulière SN 2012Z avec le Le télescope spatial Hubble, ils ont été choqués de découvrir que l’étoile avait survécu à l’explosion. Non seulement elle avait survécu, mais l’étoile était en fait encore plus brillante après la supernova qu’il ne l’était auparavant. Le premier auteur Curtis McCully, chercheur postdoctoral à l’Université de Californie, Santa Barbara et l’Observatoire de Las Cumbres, a présenté ces résultats lors d’une conférence de presse lors de la 240e réunion de l’American Astronomical Society et les a publiés dans un article de Le Journal Astrophysique. Les résultats déroutants fournissent de nouvelles informations sur les origines de certaines des explosions les plus courantes, mais mystérieuses, de l’univers.

Ces supernovae thermonucléaires, connues sous le nom de supernovae de type Ia, comptent parmi les outils les plus importants de la trousse à outils des astronomes pour mesurer les distances cosmiques. À partir de 1998, les observations de ces explosions ont révélé que l’univers se développait à un rythme toujours plus rapide. On pense que cela est dû à énergie noiredont la découverte a remporté le prix Nobel de physique en 2011.

Gauche : Image couleur du Galaxy NGC 1309 avant Supernova 2012Z. À droite : dans le sens des aiguilles d’une montre à partir du haut à droite : la position de la supernova avant l’explosion ; SN~2012Z lors de la visite de 2013 ; la différence entre les images pré-explosion et les observations de 2016 ; la localisation de SN~2012Z dans les dernières observations de 2016. Crédit : McCully et al.

Bien qu’elles soient d’une importance vitale pour l’astronomie, les origines des supernovae thermonucléaires sont mal comprises. Les astronomes s’accordent à dire qu’il s’agit de la destruction d’étoiles naines blanches – des étoiles à peu près de la masse du soleil emballées dans la taille de la Terre. Ce qui fait exploser les étoiles est inconnu. Une théorie postule que la naine blanche vole la matière d’une étoile compagne. Lorsque la naine blanche devient trop lourde, des réactions thermonucléaires s’enflamment dans le noyau et conduisent à une explosion galopante qui détruit l’étoile.

Curtis McCully. Crédit : UCSB

SN 2012Z était un type étrange d’explosion thermonucléaire, parfois appelée supernova de type Iax. Ce sont les cousins ​​plus faibles et plus faibles du type Ia plus traditionnel. Parce qu’il s’agit d’explosions moins puissantes et plus lentes, certains scientifiques ont émis l’hypothèse qu’il s’agissait de supernovae de type Ia défaillantes. Les nouvelles observations confirment cette hypothèse.

En 2012, la supernova 2012Z a été détectée dans la galaxie spirale voisine NGC 1309, qui avait été étudiée en profondeur et capturée dans de nombreuses images Hubble au cours des années précédant 2012Z. Les images de Hubble ont été prises en 2013 dans un effort concerté pour identifier quelle étoile dans les images plus anciennes correspondait à l’étoile qui avait explosé. L’analyse de ces données en 2014 a été couronnée de succès – les scientifiques ont pu identifier l’étoile à la position exacte de la supernova 2012Z. C’était la première fois que l’étoile progénitrice d’une supernova naine blanche était identifiée.

“Nous nous attendions à voir l’une des deux choses lorsque nous avons obtenu les données Hubble les plus récentes”, a déclaré McCully. “Soit l’étoile aurait complètement disparu, soit elle serait peut-être toujours là, ce qui signifie que l’étoile que nous avons vue sur les images de pré-explosion n’était pas celle qui a explosé. Personne ne s’attendait à voir une étoile survivante plus brillante. C’était un vrai casse-tête. »

McCully et l’équipe pensent que l’étoile à moitié explosée est devenue plus brillante parce qu’elle a gonflé jusqu’à un état beaucoup plus grand. La supernova n’était pas assez puissante pour emporter toute la matière, alors une partie est retombée dans ce qu’on appelle un résidu lié. Au fil du temps, ils s’attendent à ce que l’étoile revienne lentement à son état initial, seulement moins massive et plus grande. Paradoxalement, pour les étoiles naines blanches, moins elles ont de masse, plus elles sont grandes en diamètre.

Andy Howel. Crédit : UCSB

“Cette étoile survivante est un peu comme Obi-Wan Kenobi revenant en tant que fantôme de force dans Star Wars”, a déclaré le co-auteur Andy Howell, professeur adjoint à l’UC Santa Barbara et chercheur principal à l’Observatoire Las Cumbres. “La nature a essayé d’abattre cette étoile, mais elle est revenue plus puissante que nous n’aurions pu l’imaginer. C’est toujours la même étoile, mais de retour sous une forme différente. Il a transcendé la mort.

Pendant des décennies, les scientifiques ont pensé que les supernovae de type Ia explosaient lorsqu’une étoile naine blanche atteignait une certaine limite de taille, appelée limite de Chandrasekhar, soit environ 1,4 fois la masse du soleil. Ce modèle est tombé quelque peu en disgrâce au cours des dernières années, car de nombreuses supernovae se sont avérées moins massives que cela, et de nouvelles idées théoriques ont indiqué qu’il y a d’autres choses qui les font exploser. Les astronomes ne savaient pas si les étoiles s’étaient jamais approchées de la limite de Chandrasekhar avant d’exploser. Les auteurs de l’étude pensent maintenant que cette croissance jusqu’à la limite ultime est exactement ce qui est arrivé à SN 2012Z.

“Les implications pour les supernovae de type Ia sont profondes”, déclare McCully. « Nous avons découvert que les supernovae, au moins, peuvent croître jusqu’à la limite et exploser. Pourtant, les explosions sont faibles, au moins une partie du temps. Maintenant, nous devons comprendre ce qui fait qu’une supernova échoue et devient un type Iax, et ce qui fait qu’une supernova réussit en tant que type Ia.

Référence : “Toujours plus lumineux que la pré-explosion, SN 2012Z n’a pas disparu : comparaison

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>TélescopespatialHubble[{“attribute=””>HubbleSpaceTelescope Observations à une décennie d’intervalle » par Curtis McCully, Saurabh W. Jha, Richard A. Scalzo, D. Andrew Howell, Ryan J. Foley, Yaotian Zeng, Zheng-Wei Liu, Griffin Hosseinzadeh, Lars Bildsten, Adam G. Riess, Robert P Kirshner, GH Marion et Yssavo Camacho-Neves, 1er février 2022, Le Journal Astrophysique.
DOI : 10.3847 / 1538-4357 / ac3bbd