Le reste de la supernova SN 1987A est une étoile à neutrons

Il y avait déjà de nombreuses indications selon lesquelles le reste de la supernova SN 1987A était une étoile à neutrons ; comme la détection de neutrinos, que le progéniteur avait une masse comprise entre 16 et 22 M⊙ (masse solaire), ∼14 M⊙ au moment de l’explosion, avec un noyau de fer inférieur à ∼2 M⊙, et que le les observations d’INTEGRAL, ALMA et ATCA ont indiqué un pulsar. L’observation directe d’une telle étoile à neutrons est impossible, mais des preuves sont nécessaires. Ils sont publiés dans Science grâce aux instruments MIRI/MRS et NIRSpec/IFU du télescope spatial JWST. Des raies d’émission ont été observées à 4,5293 ± 0,0003 μm (NIRSpec) et 6,98606 ± 0,00003 μm (MRS), qui sont interprétées comme des raies interdites d’argon ionisé, [Ar VI] a 4,52922 μm y [Ar II] à 6,985274 μm (la ligne [Ar II] Cela avait déjà été observé en 2016 avec Spitzer). Deux raies de soufre ont également été observées, [S IV] un 10,51 μm y [S III] à 18,71 µm. La vitesse relative de la source de ces émissions par rapport à SN 1987A suggère que leur origine est le centre du reste (au lieu de l’anneau équatorial qui l’entoure, qui existait déjà avant l’explosion). Ce nouveau résultat est interprété comme la première preuve que le reste est une étoile à neutrons.

La forme asymétrique des raies d’émission observées ([Ar II], [Ar VI], [S III] oui [S IV]) a été ajusté par un modèle théorique de photoionisation. Cinq alternatives à une étoile à neutrons ont été exclues (y compris la possibilité qu’il s’agisse d’un trou noir de faible masse). L’interprétation de la source comme une étoile à neutrons ne permet malheureusement pas de caractériser ses propriétés ; On ne sait pas s’il s’agit d’un pulsar (qui devrait émettre des impulsions dans une direction non observable depuis la Terre) ou d’une étoile à neutrons froide (qui pourrait tourner lentement et présenter de faibles changements magnétiques). Le point clé est que les modèles théoriques de photoionisation utilisés pour adapter la forme asymétrique des raies spectrales sont incapables de choisir entre les deux possibilités.

Comme toujours, attention aux biais de confirmation, car l’étoile à neutrons n’a pas été observée directement. Une interprétation théorique des données d’observation indirectes a été réalisée, le résultat doit donc être ratifié par des études théoriques indépendantes. Pourtant, s’il marche comme un canard et a un bec et des plumes comme un canard, ce sera un canard. L’article est C. Fransson, MJ Barlow,…, B. Vandenbussche, « Lignes d’émission dues au rayonnement ionisant d’un objet compact dans le reste de Supernova 1987A », Science 383 : 898-903 (23 février 2024), doi : https://doi.org/10.1126/science.adj5796; informations plus informatives dans Antonio Martínez Ron, “Le télescope James Webb résout un vieux mystère cosmique : ils trouvent l’étoile à neutrons laissée par la supernova de 1987A”, elDiario.es, 22 février 2024; Enrique Sacristán, “Une étoile à neutrons détectée dans les restes de la supernova la plus étudiée de l’histoire”, Agence SINC, 22 février 2024.

Un bon résumé de ce que je savais sur le reste est Richard McCray, Claes Fransson, « The Remnant of Supernova 1987A », Annual Review of Astronomy and Astrophysics 54 : 19-52 (2016), doi : https://doi.org/10.1146/annurev-astro-082615-105405. Dans ce blog vous pouvez également lire « Un pulsar pourrait être la solution au mystère du reste de la supernova 1987A », LCMF, 1er décembre 2014 ; « INTEGRAL détecte du titane-44 dans le reste de la supernova 1987A formé lors de l’explosion », LCMF, 19 octobre 2012 ; « Le mystère du reste de supernova SN 1987A : c’est peut-être une étoile à quarks », LCMF, 29 mars 2009 ; Je recommande également « L’évolution de la supernova 1987A de 1994 à 2006 filmée par le télescope spatial Hubble », LCMF, 12 septembre 2010 ; « La supernova SN 1987A et la naissance de l’astronomie des neutrinos il y a 25 ans », LCMF, 28 février 2012.

Le 23 février 1987, la supernova 1987A a été observée dans le Grand Nuage de Magellan. La seule observable à l’œil nu au cours des 400 dernières années, dont l’ancêtre était une étoile supergéante bleue. Dans les images optiques (comme celle du télescope spatial Hubble), on observe un anneau équatorial externe décoré d’un chapelet de points lumineux, dont on pense qu’il est apparu environ vingt mille ans avant l’explosion. L’éjecta de la supernova est situé à l’intérieur dudit anneau, avec le reste de l’objet compact en son centre. Même si tout indiquait qu’il s’agissait d’une étoile à neutrons, on ne pouvait pas totalement exclure qu’il s’agisse d’un trou noir (auquel cas l’émission de neutrinos se ferait pendant la période transitoire d’effondrement du noyau de l’étoile qui traversait une étoile). phase de neutrons jusqu’à ce qu’elle se transforme en trou noir).

Le télescope spatial JWST a observé SN 1987A le 16 juillet 2022. Sa résolution spatiale et spectrale n’est pas suffisante pour résoudre le rémanent compact, même si l’émission observée est associée audit rémanent. Pour faire cette inférence, un modèle théorique et des simulations informatiques doivent être utilisés. La ligne d’émission d’argon [Ar II] Dans les images MIRI/MRS, il montre un profil asymétrique, résultat de la somme de deux composantes, l’une étroite et l’autre large ; Grâce à cela, la vitesse relative du matériau émetteur peut être déterminée par rapport au système au repos du SN 1987A. La valeur obtenue est décalée vers le bleu de moins de −12,2 ± 1,6 km/s (par rapport au redshift de +286,5 km/s du SN 1987A). La même procédure peut être effectuée pour la ligne [Ar VI] dans l’image NIRSpec/IFU, bien qu’elle soit beaucoup plus large ; Pour les autres lignes observées, cela n’est pas possible.

Les observations JWST ont été interprétées en ajustant un modèle théorique de photoionisation aux raies spectrales observées ([Ar II] oui [Ar VI]). L’analyse effectuée est assez complète et ma connaissance des détails techniques est insuffisante pour pouvoir l’évaluer rigoureusement. Cependant, je voudrais être très clair sur le fait qu’il s’agit d’une interprétation théorique de la source possible de ces émissions qui dépend de nombreuses hypothèses sur la façon dont une étoile à neutrons interagit avec la matière éjectée lors de l’explosion de la supernova. Il existe de nombreuses hypothèses incertaines dans le modèle théorique concernant la densité, l’abondance des éléments et les propriétés de la poussière environnante. De plus, il existe de nombreux détails que le modèle n’est pas en mesure d’expliquer. Je pense donc qu’il faut prendre le résultat avec des pincettes. Tout indique qu’il s’agit d’une étoile à neutrons, mais il faudra attendre de futures études pour en être totalement sûrs.