Les gens pensent souvent à l’archéologie qui se déroule au plus profond de jungles ou à l’intérieur des pyramides anciennes. Cependant, une équipe d’astronomes a montré qu’ils peuvent utiliser des étoiles et les restes qu’ils laissent pour mener un type spécial d’archéologie dans l’espace.
Les données minières de l’observatoire de rayons X de Chandra de la NASA, l’équipe d’astronomes a étudié les reliques qu’une étoile a laissée après son explosion. Cette « surnova archéologie » a révélé des indices importants sur une star qui s’autodétait – probablement il y a plus d’un million d’années.
Aujourd’hui, le système appelé GRO J1655-40 contient un trou noir avec près de sept fois la masse du soleil et une étoile avec environ la moitié de la masse. Cependant, ce n’était pas toujours le cas.
À l’origine, Gro J1655-40 avait deux étoiles brillantes. Plus les deux étoiles, plus massives, ont brûlé à travers tout son combustible nucléaire, puis ont explosé dans ce que les astronomes appellent une supernova. Les débris de l’étoile détruite ont ensuite plu sur l’étoile complémentaire en orbite autour de lui, comme le montre le concept de l’artiste.
Crédit: Chandra X-Ray Center
Avec ses couches extérieures expulsées, y compris certains frappant son voisin, le reste de l’étoile explosée s’est effondrée sur elle-même et a formé le trou noir qui existe aujourd’hui. La séparation entre le trou noir et son compagnon se serait rétréci au fil du temps en raison de l’énergie perdue du système, principalement par la production d’ondes gravitationnelles.
Lorsque la séparation est devenue suffisamment petite, le trou noir, avec sa forte traction gravitationnelle, a commencé à tirer la matière de son compagnon, en arrachant une partie du matériau que son étoile parent explosée déposait à l’origine.
Alors que la majeure partie de ce matériau coulait dans le trou noir, une petite quantité est tombée dans un disque qui orbite autour du trou noir. À travers les effets de champs magnétiques puissants et de friction sur le disque, le matériau est envoyé dans l’espace interstellaire sous la forme de vents puissants.
C’est là que la chasse archéologique aux rayons X entre dans l’histoire. Les astronomes ont utilisé Chandra pour observer le système GRO J1655-40 en 2005 alors qu’il était particulièrement brillant dans les rayons X. Chandra a détecté des signatures d’éléments individuels trouvés dans les vents du trou noir en obtenant des spectres détaillés – donnant une luminosité des rayons X à différentes longueurs d’onde – embarquées dans la lumière des rayons X. Certains de ces éléments sont mis en évidence dans le spectre illustré dans l’encart.
L’équipe d’astronomes creusant à travers les données de Chandra a pu reconstruire les caractéristiques physiques clés de l’étoile qui ont explosé des indices imprimés dans la lumière des rayons X en comparant les spectres avec des modèles informatiques des étoiles qui explosent sous forme de supernovae.
Ils ont découvert que, sur la base des quantités de 18 éléments différents dans le vent, l’étoile longue détruite dans la supernova était environ 25 fois la masse du soleil, et était beaucoup plus riche en éléments plus lourds que l’hélium en comparaison avec le soleil.
Un article décrivant ces résultats intitulé « Archéologie Supernova avec des vents binaires à rayons X: le cas de Gro J1655−40 » était publié dans Le journal astrophysique.
Cette analyse ouvre la voie à davantage d’études d’archéologie de supernova utilisant d’autres explosions de systèmes à double étoile.
Plus d’informations:
Noa Keshet et al, Archéologie de la supernova avec des vents binaires à rayons X: le cas de Gro J1655−40, Le journal astrophysique (2024). Doi: 10.3847 / 1538-4357 / AD3803