Un groupe international d’astronomes a découvert de nouveaux indices sur une mystérieuse explosion stellaire découverte il y a huit ans, mais qui continue d’évoluer même sous le regard des scientifiques.
Les résultats aident les astronomes à mieux comprendre le processus par lequel les étoiles massives – des géantes bien plus grandes que notre propre soleil – vivent et meurent.
L’étude a été publiée dans Le Journal Astrophysique par un groupe dirigé par l’Université du Texas à Austin et comprenant des scientifiques de l’Université de Chicago.
La vie de 2014C
En 2014, les astronomes ont vu un point lumineux soudain dans le ciel, un signe certain qu’une étoile avait explosé dans l’espace.
Lorsqu’une étoile qui explose est détectée pour la première fois, les astronomes du monde entier commencent à la suivre avec des télescopes car la lumière qu’elle émet change rapidement avec le temps. En observant son évolution, à l’aide de télescopes qui peuvent voir la lumière visible mais aussi les rayons X, les ondes radio et la lumière infrarouge, les scientifiques peuvent déduire les caractéristiques physiques du système.
En faisant cela à plusieurs reprises, les scientifiques ont regroupé ces étoiles explosives en catégories. 2014C, comme cet événement particulier a été nommé, ressemblait à ce qu’on appelle une supernova de type Ib. C’est ce qui se passe lorsque les plus grandes étoiles connues de l’univers meurent.
En fait, les scientifiques pensent que 2014C n’était probablement pas à l’origine une mais deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre, l’une plus grande que l’autre. L’étoile la plus massive a évolué plus rapidement, s’est dilatée et sa couche externe d’hydrogène a été aspirée. Quand il a finalement manqué de carburant, son noyau s’est effondré, déclenchant une gigantesque explosion.
Cependant, les observations au cours des 500 premiers jours après l’explosion avaient montré qu’elle émettait plus de rayons X au fil du temps, ce qui était inhabituel et observé uniquement dans un petit nombre de supernovae. « Cela suggérait que l’onde de choc interagissait avec un matériau dense », a déclaré Vikram Dwarkadas, professeur de recherche en astronomie et astrophysique à l’Université de Chicago.
Le groupe a entrepris de collecter toutes les données sur 2014C, y compris les nouvelles données qu’ils ont obtenues ainsi que des études au cours des huit dernières années, et de les intégrer dans une image cohérente de ce qui est arrivé à l’étoile.
Les émissions de rayons X, la lumière infrarouge et les ondes radio ont toutes montré le schéma distinctif d’augmentation puis de diminution. Pendant ce temps, la lumière optique – mesurée par le télescope Hobby-Eberly d’UT Austin – semblait rester stable. Le signal radio a montré que l’onde de choc s’étendait à une vitesse très élevée, tandis que la lumière optique indiquait une vitesse beaucoup plus lente.
Les chercheurs ont suggéré que le comportement étrange était lié à un nuage dense d’hydrogène autour des deux étoiles qui restait plus tôt dans leur vie.
Lorsque l’étoile a explosé, elle a produit une onde de choc se déplaçant à quelque chose comme 67 millions de miles par heure dans toutes les directions. Lorsque l’onde de choc atteindrait ce nuage, son comportement serait affecté par la forme du nuage.
Dans le modèle le plus simple, ce nuage serait supposé sphérique et symétrique. Cependant, si le nuage avait formé un « beignet » autour des deux étoiles – c’est-à-dire plus épais autour du milieu – la partie la plus épaisse de l’anneau ralentirait l’onde de choc, apparaissant dans la lumière optique comme un matériau se déplaçant plus lentement. Pendant ce temps, dans les zones plus minces, l’onde de choc se précipiterait vers l’avant, comme on le voit dans les ondes radio. « Pensez à l’eau frappant un rocher au centre de la rivière », a déclaré Dwarkadas.
Des questions demeurent, ont déclaré les scientifiques, mais cette irrégularité pourrait expliquer les différentes vitesses de l’onde de choc indiquées par les différentes longueurs d’onde.
L’étude a fourni des indices précieux sur l’évolution de ces étoiles et la masse perdue de ces systèmes, et dans un sens plus large sur la vie et la mort de ces étoiles relativement mystérieuses, ont déclaré les scientifiques.
« Au sens large, la question de savoir comment les étoiles massives perdent leur masse est la grande question scientifique que nous poursuivions », a déclaré J. Craig Wheeler, professeur à l’UT Austin et membre de l’équipe. « Quelle masse ? Où est-ce ? Quand a-t-il été éjecté ? Par quel processus physique ?
« Et 2014C s’est avéré être un événement unique vraiment important qui illustre le processus. »
L’étude a été dirigée par Benjamin Thomas de l’Université du Texas à Austin. L’autre chercheur de l’Université de Chicago sur le papier était Yerong Xu, SM’20, maintenant avec l’Université de Palerme en Italie. Pour la liste complète des collaborateurs et des télescopes, voir l’article.
Benjamin P. Thomas et al, Sept ans de SN 2014C : une synthèse multi-longueur d’onde d’une supernova extraordinaire. arXiv:2203.12747v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2203.12747