Huit ans plus tard, une explosion lointaine dans l’espace révèle encore des mystères sur la vie stellaire

Un groupe international d’astronomes a découvert de nouvelles preuves d’une mystérieuse explosion stellaire qui a été découverte il y a huit ans mais qui continue d’évoluer sous la surveillance des scientifiques.

Les résultats aident les astronomes à mieux comprendre comment 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 des chercheurs de l’Université de Chicago.

La vie de 2014C

En 2014, les astronomes ont soudainement vu un point lumineux dans le ciel – un signe certain qu’une étoile avait explosé dans l’espace.

Lorsqu’une étoile qui explose est repérée 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, les scientifiques peuvent utiliser des télescopes capables de voir la lumière visible ainsi que les rayons X, les ondes radio et la lumière infrarouge pour en déduire les propriétés physiques du système.

En faisant cela à plusieurs reprises, les scientifiques ont classé ces étoiles explosives en catégories. 2014C, comme on appelait cet événement particulier, ressemblait à ce que l’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 ne consistait probablement pas à l’origine en 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, se dilatant et aspirant sa couche externe d’hydrogène. 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 n’était observé que 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 rassembler toutes les données sur 2014C, y compris les nouvelles données qu’ils ont reçues et d’études au cours des huit dernières années, et de les mettre 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 modèle caractéristique d’augmentation puis de diminution du rayonnement. Pendant ce temps, la lumière optique – telle que mesurée par le télescope Hobby-Eberly d’UT Austin – semblait rester stable. Le signal radio a montré que l’onde de choc se déplaçait à une vitesse très élevée, tandis que la lumière optique a montré 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, laissé par le passé dans leur vie.

Lorsque l’étoile a explosé, elle a créé une onde de choc qui s’est propagée dans toutes les directions à environ 67 millions de miles par heure. Lorsque l’onde de choc atteint ce nuage, son comportement est 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 au milieu – la partie la plus épaisse de l’anneau ralentirait l’onde de choc et apparaîtrait à la lumière optique comme un matériau se déplaçant plus lentement. Pendant ce temps, l’onde de choc se précipiterait dans les zones les plus minces, comme on le voit dans les ondes radio. « Pensez à l’eau frappant un rocher au milieu de la rivière », a déclaré Dwarkadas.

Des questions demeurent, ont déclaré les scientifiques, mais cette non-uniformité 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 perte de masse de ces systèmes, et plus largement sur la vie et la mort de ces étoiles relativement mystérieuses, ont déclaré les scientifiques.

« Plus généralement, la façon dont les étoiles massives perdent de la masse est la grande question scientifique sur laquelle nous avons enquêté », a déclaré J. Craig Wheeler, professeur à l’UT Austin et membre de l’équipe. « Combien de masse ? Où est-elle? Quand a-t-elle été expulsée ? Par quel procédé physique ? Telles étaient les macro-questions sur lesquelles nous enquêtions.

« Et 2014C vient d’émerger comme 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 à l’Université de Palerme en Italie. Voir la publication pour la liste complète du personnel et des télescopes.