En utilisant les données de la première année d’observation interstellaire du télescope spatial James Webb, une équipe internationale de chercheurs a pu observer par hasard une supernova en explosion dans une galaxie spirale lointaine.
L’étude, publiée récemment dans le Lettres du journal astrophysique, fournit de nouvelles mesures infrarouges de l’une des galaxies les plus brillantes de notre voisinage cosmique, NGC 1566, également connue sous le nom de Danseuse espagnole. Situé à environ 40 millions de kilomètres de la Terre, le centre extrêmement actif de la galaxie l’a amenée à devenir particulièrement populaire auprès des scientifiques qui souhaitent en savoir plus sur la formation et l’évolution des nébuleuses stellaires.
Dans ce cas, les scientifiques ont pu étudier une supernova de type 1a – l’explosion d’une naine blanche carbone-oxygène, que Michael Tucker, chercheur au Center for Cosmology and AstroParticle Physics de l’Ohio State University et co-auteur de l’étude, ont déclaré des chercheurs pris par hasard alors qu’ils étudiaient NGC 1566.
« Les explosions de naines blanches sont importantes dans le domaine de la cosmologie, car les astronomes les utilisent souvent comme indicateurs de distance », a déclaré Tucker. « Ils produisent également une grande partie des éléments du groupe du fer dans l’univers, tels que le fer, le cobalt et le nickel. »
La recherche a été rendue possible grâce à l’enquête PHANGS-JWST, qui, en raison de son vaste inventaire de mesures d’amas d’étoiles, a été utilisée pour créer un ensemble de données de référence à étudier dans les galaxies proches. En analysant des images prises du noyau de la supernova, Tucker et le co-auteur Ness Mayker Chen, un étudiant diplômé en astronomie de l’Ohio State qui a dirigé l’étude, visaient à étudier comment certains éléments chimiques sont émis dans le cosmos environnant après une explosion.
Par exemple, des éléments légers comme l’hydrogène et l’hélium se sont formés pendant le big bang, mais des éléments plus lourds ne peuvent être créés que par les réactions thermonucléaires qui se produisent à l’intérieur des supernovas. Comprendre comment ces réactions stellaires affectent la distribution des éléments de fer dans le cosmos pourrait donner aux chercheurs un aperçu plus approfondi de la formation chimique de l’univers, a déclaré Tucker.
« Lorsqu’une supernova explose, elle se dilate et, ce faisant, nous pouvons essentiellement voir différentes couches de l’éjecta, ce qui nous permet de sonder le noyau de la nébuleuse », a-t-il déclaré. Propulsées par un processus appelé désintégration radioactive – dans lequel un atome instable libère de l’énergie pour devenir plus stable – les supernovas émettent des photons radioactifs à haute énergie comme l’uranium-238. Dans ce cas, l’étude s’est spécifiquement concentrée sur la façon dont l’isotope cobalt-56 se désintègre en fer-56.
En utilisant les données des instruments de caméra proche infrarouge et moyen infrarouge de JWST pour étudier l’évolution de ces émissions, les chercheurs ont découvert que plus de 200 jours après l’événement initial, l’éjecta de supernova était toujours visible à des longueurs d’onde infrarouges qui auraient été impossibles à imager depuis le sol.
« C’est l’une de ces études où si nos résultats n’étaient pas ce à quoi nous nous attendions, cela aurait été vraiment préoccupant », a-t-il déclaré. « Nous avons toujours supposé que l’énergie ne s’échappait pas de l’éjecta, mais jusqu’au JWST, ce n’était qu’une théorie. »
Pendant de nombreuses années, il était difficile de savoir si les particules en mouvement rapide produites lors de la désintégration du cobalt-56 en fer-56 s’infiltraient dans l’environnement environnant ou étaient retenues par les champs magnétiques créés par les supernovas.
Pourtant, en fournissant de nouvelles informations sur les propriétés de refroidissement des éjectas de supernova, l’étude confirme que dans la plupart des cas, les éjectas n’échappent pas aux limites de l’explosion. Cela réaffirme de nombreuses hypothèses que les scientifiques ont faites dans le passé sur le fonctionnement de ces entités complexes, a déclaré Tucker.
« Cette étude valide près de 20 ans de science », a-t-il déclaré. « Cela ne répond pas à toutes les questions, mais cela fait du bon travail en montrant au moins que nos hypothèses n’ont pas été catastrophiquement fausses. »
Les futures observations du JWST continueront d’aider les scientifiques à développer leurs théories sur la formation et l’évolution des étoiles, mais Tucker a déclaré qu’un accès supplémentaire à d’autres types de filtres d’imagerie pourrait également aider à les tester, créant ainsi davantage d’opportunités pour comprendre des merveilles bien au-delà des limites de notre propre galaxie. .
« La puissance de JWST est vraiment sans précédent », a déclaré Tucker. « C’est vraiment prometteur que nous accomplissions ce genre de science et avec JWST, il y a de fortes chances que nous puissions non seulement faire la même chose pour différents types de supernovas, mais le faire encore mieux. »
Plus d’information:
Ness Mayker Chen et al, Serendipitous Nebular-phase JWST Imaging of SN Ia SN 2021aefx: Testing the Confinement of 56Co Decay Energy, Les lettres du journal astrophysique (2023). DOI : 10.3847/2041-8213/acb6d8