Près de Supernova donne

Toutes les 10 secondes quelque part dans l’univers une étoile explose. La lumière d’une petite fraction de ces supernovae – environ quelques centaines par an – nous parvient ici sur Terre dans le pore des astronomes. L’étude des supernovae est vitale pour notre compréhension plus profonde du cosmos car elles émettent des radiations, de la poussière et des gaz qui aident à façonner les galaxies, à former de nouvelles étoiles et planètes et à enrichir l’univers d’éléments lourds. Mais la plupart sont si éloignés que nous ne pouvons que deviner leurs origines stellaires exactes, en utilisant une poignée de photons durement gagnés pour reconstituer un jeu par jeu imparfait de leurs inversions. Plus tôt cette année, cependant, les astronomes ont repéré une supernova en éruption à seulement 21 millions d’années-lumière – à un jet de pierre de la largeur de 94 milliards d’années-lumière de l’univers observable – ce qui en fait la plus proche de la Terre depuis une décennie. Grâce à la proximité de l’étoile, les astronomes reconstituent maintenant ses derniers jours avec des détails exquis, offrant de nouvelles perspectives sur la façon dont ces cataclysmes astrophysiques se déroulent et façonnent le cosmos dans son ensemble.

L’astronome amateur japonais Koichi Itagaki a été le premier à voir cette supernova, connue sous le nom de SN 2023ixf, le 19 mai. Les observateurs professionnels ont pris des mesures presque immédiatement. « Toute la communauté des supernovas s’en est emparée dès qu’elle a pu », explique Griffin Hosseinzadeh de l’Université de l’Arizona, en utilisant le télescope spatial Hubble, l’observatoire international Gemini à Hawaï et l’observatoire Lick en Californie. Bientôt, ils ont localisé la supernova quelque part dans la galaxie Pinwheel, également appelée M101. À partir de là, l’une des premières tâches a été de rechercher l’étoile explosée réelle, ce qui est assez rare à détecter pour une supernova. Heureusement, Joanne Pledger de l’Université de Central Lancashire en Angleterre avait déjà passé du temps à étudier M101 en tant que post-doc. « Nous avons eu du temps sur le télescope spatial Hubble », dit-il. En zoomant sur l’emplacement de la supernova dans les images de la galaxie du début des années 2010, Pledger a pu identifier l’étoile qui l’a provoquée. « C’est un énorme changement », dit-il. « Il y a déjà une mine d’informations là-bas. »

Les découvertes de Pledger ont confirmé que le coupable stellaire était une supergéante rouge. En tant que classe, ces étoiles sont les plus grandes de l’univers, avec des rayons jusqu’à 1 500 fois celui de notre Soleil et des masses jusqu’à 40 fois celle de notre étoile d’origine. Mais la star de 2023ixf ne faisait pas tellement pencher la balance. On estime qu’il n’avait qu’environ 420 fois le rayon de notre soleil et 20 fois sa masse. Cela correspondait à l’identification initiale de l’événement par les astronomes comme une soi-disant supernova de type II, dans laquelle une étoile massive épuise son combustible nucléaire, s’effondre sur elle-même et fait exploser ses couches externes en rebondissant sur le noyau durable, laissant derrière elle une étoile à neutrons ou un trou noir. De telles étoiles peuvent gonfler tardivement, soufflant des coquilles persistantes de gaz et de poussière de leur atmosphère extérieure bien avant de mourir en supernova. Des équipes d’astronomes ont pu détecter ce matériau autour de l’étoile pour l’année 2023ixf, lorsque la supernova s’est étendue vers l’extérieur et est entrée en collision avec elle, produisant une onde de choc détectable. « Ce n’est pas la première fois que cela se produit », déclare Hosseinzadeh. « Mais les détails n’ont jamais été aussi bons. »

Au cours des deux semaines qui ont suivi la découverte de la supernova, Wynn Jacobson-Galán de l’Université de Californie à Berkeley et ses collègues ont vu des preuves évidentes d' »une onde de choc de supernova s’écrasant sur cette coquille dense », dit-il. Sur la base de ces observations, ils estiment que l’étoile a perdu moins de 1 % de sa masse dans les années précédant l’explosion. Bien que le nombre semble petit, c’est « plus que ce que nous attendons d’une supergéante rouge », déclare Jacobson-Galán. « Cela indique peut-être notre ignorance de la façon dont les supergéantes rouges évoluent et meurent au cours des dernières années avant l’explosion. »

Ces travaux de suivi en révéleront davantage sur la manière dont ces événements enrichissent les galaxies. « Cela nous indique comment les étoiles perdent de la masse, ce qui a un impact important sur l’évolution des galaxies », explique Azalee Bostroem de l’Université de l’Arizona, qui a dirigé les observations de Hubble sur 2023ixf. « Et cela nous dit un peu quelles étoiles explosent et quels types de supernovae. » Cela, à son tour, pourrait révéler la dynamique des supernovae elles-mêmes, que l’énergie que nous voyons provienne entièrement de l’explosion ou en partie de l’impact de l’onde de choc de la supernova sur les débris environnants. « Toutes ces choses ont à voir avec la quantité de matière qui reste sur l’étoile lorsqu’elle explose », explique Bostroem.

Il a également été discuté dans le passé si ce matériau en saillie se formerait autour de la sphère ou une autre forme plus asymétrique. Les résultats de 2023ixf suggèrent ce dernier, marquant le premier aperçu détaillé que les scientifiques aient jamais obtenu de l’interaction en évolution rapide entre une onde de choc de supernova et le matériau interstellaire environnant. « Nous disons que le matériau est très probablement dans une structure en forme de plaque », explique Sergiy Vasylyev, également de l’UC Berkeley. L’éjecta de la supernova se dilate en « forme de sablier » lorsqu’il frappe ce disque. Cela pourrait indiquer une source surprenante de variabilité dans l’évolution des supernovas de type II, en raison de l’orientation variable des disques de débris par rapport à leur étoile hôte qui explose. « Cela nous dit que ces événements sont différents », explique Vasyljev.

Une autre caractéristique intéressante révélée par les observations existantes est qu’il avait pulsé – changé sa taille énormément. Les supergéantes rouges sont connues pour développer de telles pulsations tard dans leur vie. Mais jusqu’à présent, cela n’avait jamais été vu dans une protoétoile qui a ensuite explosé en supernova. Monika Soraisam du National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) de la National Science Foundation et ses collègues ont montré que l’étoile subissait des fluctuations sauvages de luminosité et augmentait et rétrécissait à plusieurs reprises d’environ 50% sur environ 1000 jours avant d’exploser dans un ballon surgonflé vers la boule d’aile finale.

On ne pense pas que les pulsations et les supernovae soient directement liées. Le premier, selon Soraisam, est dû à un mécanisme « complètement différent », à savoir l’instabilité du flux d’énergie à travers l’atmosphère stellaire. Pourtant, de telles instabilités sont encore mal comprises, laissant ouverte la possibilité qu’il puisse effectivement y avoir une sorte de connexion, ce qui est exactement le genre de chose qui pourrait aider les scientifiques à prédire quand d’autres étoiles supergéantes rouges vont exploser. (Par exemple, Bételgeuse – la supergéante rouge de la constellation d’Orion – a pulsé ces dernières années. Les astrophysiciens y voient le sombre présage d’une éventuelle supernova, mais ils estiment actuellement qu’un tel événement pourrait se produire jusqu’à 100 000 ans dans le futur.) « C’est fascinant », déclare Soraisam. « Très proche de l’explosion, on voit encore des variations très régulières. »

La « saveur » exacte de Supernova 2023ixf doit également être réduite. Elle était à l’origine classée comme une sous-classe de supernovae II-P riches en hydrogène, appelée II-P, où la décoloration de la rémanence de la supernova s’arrête momentanément (le P signifie « plateau ») avant de poursuivre sa plongée dans l’obscurité. Les astronomes pensent maintenant qu’il s’agissait plutôt d’un éclatement de type II-L (ou « linéaire ») avec une baisse constante de la luminosité. « Habituellement, dans environ 40 jours, vous devriez voir un plateau », explique Ian Sharp, astronome amateur en Angleterre et co-auteur d’un article suggérant que 2023ixf est linéaire. « Nous ne voyons aucune preuve qu’il se stabilise. Nous pensons donc que c’est L. » Cependant, le mécanisme exact qui produit ces deux types distincts de supernovae n’est pas clair. « Nous ne savons pas » est la réponse courte, dit Bostroem. La différence entre P et L, dit-il, peut dépendre de la capacité de l’étoile mourante à conserver ses couches externes d’hydrogène avant sa mort explosive. « Plus la masse perdue est importante, plus l’enveloppe d’hydrogène est petite – et peut-être un déclin plus abrupt ou plus linéaire », dit-il.

Supernova 2023ixf peut fournir des réponses indispensables, notamment comment une étoile supergéante rouge s’effondre et finit par exploser. « Nous pouvons vraiment tester si notre image résiste de bout en bout », déclare Bostroem. Jusqu’à ce que nous voyions une supernova dans notre propre galaxie – le rêve plein d’espoir mais jusqu’à présent sans espoir de tout astronome moderne – ce brillant et bref spectacle de la galaxie de Keikka pourrait être la meilleure opportunité pendant de nombreuses années de tester les modèles modernes de supernova de type II et de mieux voir la destruction créative du cosmos. « Cela est étudié avec tant de détails et de si près », déclare Jacobson-Galán. « Ce sera vraiment l’une des supernovae les mieux étudiées du 21e siècle. »

The post Près de Supernova donne appeared first on Sirius News.

https://ift.tt/O7tk29C