Le télescope spatial James-Webb observe les restes de la supernova mythique de 1987

Il est bien connu que dans les autres galaxies, on estime qu’en moyenne trois à quatre supernovae par siècle devraient se produire dans notre Voie lactée, en comptant tous les types (SN II et SN Ia notamment). Cependant, l’avant-dernière supernova connue, avant les observations récentes de Chandra, remonte à environ 330 ans. Il s’agit de Cassiopée A, qui n’a été découverte qu’en 1947 et qui n’a pas été notée par des astronomes lors de son explosion en 1572 et 1604. Cela peut s’expliquer par le fait que notre Voie lactée contient de nombreux nuages de poussières qui absorbent fortement la lumière visible sur de longues distances interstellaires. Cela dit, les scientifiques sont frustrés de ne pas pouvoir étudier de près ou même simplement observer à l’œil nu un exemple de ces catastrophes cosmiques.

Depuis sa découverte, la supernova 1987A a été observée par des télescopes du monde entier et de l’espace. Cela inclut l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, qui a examiné l’objet à plusieurs reprises au cours de ses 17 années d’observations scientifiques. De 1999 à 2013, les données de Chandra ont montré un anneau d’émission de rayons X en expansion qui devenait de plus en plus brillant. Cela était dû à l’onde de choc de l’explosion originelle qui avait éclaté et réchauffé l’anneau de gaz entourant la supernova.

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Une supergéante bleue de 20 masses solaires

Par chance, c’est presque ce qui s’est produit lorsque la supernova SN 1987A a été détectée à seulement 168 000 années-lumière de notre galaxie, dans le Grand Nuage de Magellan. Depuis sa découverte en février 1987, les astrophysiciens étudient l’évolution des restes de cette gigantesque explosion d’une étoile. Ce phénomène a été observé sur d’anciennes images et a été nommé Sanduleak -69° 202a, ou SK-69 202. Il s’agissait d’une supergéante bleue, née il y a 10 millions d’années d’une collision stellaire avec fusion, et elle était 20 fois plus massive que le Soleil. Elle avait été cartographiée à l’origine par l’astronome roumano-américain Nicolas Sanduleak en 1970.

Les chercheurs ont mobilisé presque toutes les bandes de longueurs d’onde, allant des rayons gamma à la radio, pour étudier la supernova pendant près de 40 ans. Des observations ont donc été effectuées avec Hubble et Chandra. Il n’est donc pas surprenant que le télescope spatial James Webb prenne le relais aujourd’hui, comme l’explique un communiqué de la NASA.

Les nouvelles observations ont été faites avec l’instrument NIRCam de Webb (Caméra proche infrarouge). Une image a été obtenue montrant une structure centrale du reste de la supernova en forme de trou de serrure. Ce trou est rempli de gaz et de poussières si densément qu’il bloque même la lumière dans le proche infrarouge détectée par Webb, formant ainsi le “trou” sombre dans le trou de la serrure.

Un reste de supernova en évolution continuelle

On observe toujours un anneau équatorial brillant formé de matériaux éjectés des dizaines de milliers d’années avant l’explosion de la supernova, qui contient des points chauds brillants apparus lorsque l’onde de choc de la supernova a rattrapé la matière de l’anneau.

Le communiqué explique également que la sensibilité et la résolution spatiale inégalées de Webb ont révélé de petites structures en forme de croissant. Ces croissants font probablement partie des couches externes de gaz projetées par l’explosion de la supernova. Le communiqué conclut en soulignant que malgré les décennies d’études depuis la découverte initiale de la supernova, de nombreux mystères subsistent, notamment en ce qui concerne l’étoile à neutrons qui aurait dû se former à la suite de l’explosion de la supernova.

Comme Spitzer, Webb continuera à observer la supernova au fil du temps. Ses instruments NIRSpec (Spectrographe proche infrarouge) et Miri (Instrument infrarouge moyen) offriront aux astronomes la possibilité de capturer de nouvelles données infrarouges haute-fidélité au fil du temps et d’acquérir de nouvelles connaissances sur les structures en croissant nouvellement identifiées. De plus, Webb continuera de collaborer avec Hubble, Chandra et d’autres observatoires pour fournir de nouvelles informations sur le passé et l’avenir de cette supernova légendaire.

L’explosion des étoiles très massives en supernovae gravitationnelles enrichit le milieu interstellaire avec les éléments chimiques synthétisés par fusion nucléaire, tout en donnant naissance à une étoile à neutrons ou à un trou noir par effondrement du cœur de l’étoile. La transition entre l’effondrement du cœur et l’expulsion de l’enveloppe stellaire constitue un défi pour la compréhension théorique des supernovae. Une expérience hydraulique menée au CEA a permis de reproduire par analogie l’un des phénomènes d’instabilité hydrodynamique qui facilite l’explosion. Cette approche expérimentale est complémentaire aux simulations numériques. Découvrez cette expérience en animation. Ce film d’animation a été produit et co-financé par le CEA et l’ERC, et réalisé par le Studio Animéa. © T. Foglizzo, J. Guilet, G. Durand (CEA)