Lorsque des étoiles comme notre soleil meurent, elles ont tendance à s’éteindre avec un gémissement et non un bang, à moins qu’elles ne fassent partie d’un système binaire (deux) étoiles qui pourrait donner lieu à une explosion de supernova.
Maintenant, pour la première fois, les astronomes ont repéré la signature radio d’un tel événement dans une galaxie à plus de 400 millions d’années-lumière. La découverte, publié le 17 mai dans Naturedétient des indices alléchants sur ce que devait être la star compagne.
Une mort de star explosive
Lorsque des étoiles jusqu’à huit fois plus lourdes que notre soleil commencent à manquer de combustible nucléaire dans leur noyau, elles gonflent leurs couches externes. Ce processus donne naissance aux nuages colorés de gaz appelés à tort nébuleuses planétaires et laisse derrière lui un noyau chaud dense et compact appelé naine blanche.
Notre propre soleil subira cette transition dans environ 5 milliards d’années, puis se refroidira lentement et s’estompera. Cependant, si une naine blanche prend du poids d’une manière ou d’une autre, un mécanisme d’autodestruction se déclenche lorsqu’elle devient plus lourde qu’environ 1,4 fois la masse de notre soleil. La détonation thermonucléaire qui s’ensuit détruit l’étoile dans une sorte d’explosion particulière appelée Supernova de type Ia.
Mais d’où viendrait la masse supplémentaire pour alimenter un tel bang ?
Nous avions l’habitude de penser qu’il pourrait s’agir de gaz extrait d’une plus grande étoile compagne en orbite proche. Mais les étoiles ont tendance à être des mangeurs désordonnés, renversant du gaz partout. Une explosion de supernova choquerait tout gaz déversé et le rendrait lueur aux longueurs d’onde radio. Malgré des décennies de recherche, aucune jeune supernova de type Ia n’a jamais été détectée avec des radiotélescopes.
Au lieu de cela, nous avons commencé à penser que les supernovae de type Ia devaient être des paires de naines blanches en spirale vers l’intérieur et fusionnant de manière relativement propre, ne laissant aucun gaz pour choquer – et aucun signal radio.
Un type rare de supernova
La supernova 2020eyj a été découverte par un télescope à Hawaii le 23 mars 2020. Pendant les sept premières semaines environ, elle s’est comportée à peu près de la même manière que toute autre supernova de type Ia.
Mais pendant les cinq mois suivants, il a cessé de s’estomper. Autour du même moment, il a commencé à montrer des fonctionnalités indiquant un gaz anormalement riche en hélium. Nous avons commencé à soupçonner que la supernova 2020eyj appartenait à une rare sous-classe de supernovae de type Ia dans laquelle l’onde de choc, se déplaçant à plus de 10 000 kilomètres par seconde, balaie le gaz qui n’aurait pu être extrait que des couches externes d’une étoile compagne survivante.
Pour essayer de confirmer notre intuition, nous avons décidé de tester s’il y avait suffisamment de gaz choqué pour produire un signal radio. Comme la supernova est trop au nord pour être observée avec des télescopes comme le Réseau compact de télescope australien près de Narrabri, nous avons plutôt utilisé un réseau de radiotélescopes répartis à travers le Royaume-Uni observer la supernova environ 20 mois après l’explosion.
À notre grande surprise, nous avons eu la toute première détection claire d’une supernova « nourrisson » de type Ia aux longueurs d’onde radio, confirmée par une deuxième observation environ cinq mois plus tard. Cela pourrait-il être le « pistolet fumant » que toutes les supernovae de type Ia ne sont pas causées par la fusion de deux naines blanches ?
La patience paie
L’une des propriétés les plus remarquables des supernovae de type Ia est qu’elles semblent toutes atteindre à peu près le même pic de luminosité. Cela est cohérent avec le fait qu’ils ont tous atteint une masse critique similaire avant d’exploser.
Cet attribut même a permis à l’astronome Brian Schmidt et à ses collègues d’atteindre leur Conclusion lauréate du prix Nobel à la fin des années 1990 : que l’expansion de l’univers depuis le Big Bang ne ralentit pas sous l’effet de la gravité (comme tout le monde s’y attendait), mais s’accélère en raison des effets de ce que nous appelons aujourd’hui énergie noire.
Ainsi, les supernovae de type Ia sont des objets cosmiques importants, et le fait que nous ne sachions toujours pas exactement comment et quand ces explosions stellaires se produisent, ou ce qui les rend si cohérentes, a inquiété les astronomes.
En particulier, si des paires de naines blanches fusionnantes peuvent avoir une masse totale allant jusqu’à près de trois fois la masse de notre soleil, pourquoi devraient-elles toutes libérer à peu près la même quantité d’énergie ?
Notre hypothèse (et confirmation radio) selon laquelle la supernova 2020eyj s’est produite lorsque suffisamment d’hélium gazeux a été extrait de l’étoile compagne et sur la surface de la naine blanche pour la pousser juste au-dessus de la limite de masse, fournit une explication naturelle de cette cohérence.
La question est maintenant de savoir pourquoi nous n’avons pas vu ce signal radio auparavant dans une autre supernova de type Ia. Peut-être avons-nous essayé de les détecter trop tôt après l’explosion et abandonné trop facilement. Ou peut-être que toutes les étoiles compagnes ne sont pas aussi riches en hélium et prodigieuses dans la perte de leurs couches externes gazeuses.
Mais comme notre étude l’a montré, la patience et la persévérance portent parfois leurs fruits d’une manière inattendue, nous permettant d’entendre les murmures mourants d’une étoile lointaine.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.