Une étoile étrange a produit la nova la plus rapide jamais enregistrée

Les astronomes bourdonnent après avoir observé la nova la plus rapide jamais enregistrée. Cet événement inhabituel a attiré l’attention des scientifiques sur une étoile encore plus inhabituelle. En l’étudiant, ils peuvent trouver des réponses non seulement aux nombreux traits déconcertants de la nova, mais aussi à des questions plus vastes sur la chimie de notre système solaire, la mort des étoiles et l’évolution de l’univers.

L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Sumner Starrfield de l’Arizona State University Regents, le professeur Charles Woodward de l’Université du Minnesota et le chercheur scientifique Mark Wagner de l’Ohio State University, a co-écrit un rapport publié aujourd’hui dans le Notes de recherche de l’American Astronomical Society.

Une nova est une explosion soudaine de lumière vive provenant d’un système à deux étoiles. Chaque nova est créée par une naine blanche – le noyau résiduel très dense d’une étoile – et une étoile compagne proche. Au fil du temps, la naine blanche puise de la matière de sa compagne, qui tombe sur la naine blanche. La naine blanche chauffe ce matériau, provoquant une réaction incontrôlée qui libère une bouffée d’énergie. L’explosion projette la matière à grande vitesse, ce que nous observons sous forme de lumière visible.

La nova brillante s’estompe généralement en quelques semaines ou plus. Le 12 juin 2021, la nova V1674 Hercules a éclaté si fort qu’elle était visible à l’œil nu, mais en un peu plus d’une journée, elle s’est à nouveau évanouie. C’était comme si quelqu’un allumait et éteignait une lampe de poche.

Les événements de nova à ce niveau de vitesse sont rares, faisant de cette nova un sujet d’étude précieux.

« Ce n’était qu’une journée environ, et la précédente nova la plus rapide était celle que nous avions étudiée en 1991, V838 Herculis, qui a décliné en environ deux ou trois jours », explique Starrfield, astrophysicien à l’École d’exploration terrestre et spatiale de l’ASU.

Alors que le monde de l’astronomie regardait V1674 Hercules, d’autres chercheurs ont découvert que sa vitesse n’était pas son seul trait inhabituel. La lumière et l’énergie qu’il envoie pulsent également comme le son d’une cloche réverbérante.

Toutes les 501 secondes, il y a une oscillation que les observateurs peuvent voir à la fois dans les ondes lumineuses visibles et les rayons X. Un an après son explosion, la nova montre toujours cette oscillation, et il semble que cela dure depuis encore plus longtemps. Starrfield et ses collègues ont continué à étudier cette bizarrerie.

« La chose la plus inhabituelle est que cette oscillation a été observée avant l’explosion, mais elle était également évidente lorsque la nova était plus brillante d’environ 10 magnitudes », explique Wagner, qui est également le chef de la science à l’observatoire du grand télescope binoculaire utilisé pour observer la nova. « Un mystère avec lequel les gens essaient de lutter est ce qui motive cette périodicité que vous verriez sur cette plage de luminosité dans le système. »

L’équipe a également remarqué quelque chose d’étrange en surveillant la matière éjectée par l’explosion de la nova : une sorte de vent, qui peut dépendre des positions de la naine blanche et de son étoile compagne, façonne le flux de matière dans l’espace entourant le système.

Bien que la nova la plus rapide soit (littéralement) flashy, la raison pour laquelle elle mérite une étude plus approfondie est que les novae peuvent nous donner des informations importantes sur notre système solaire et même sur l’univers dans son ensemble.

Une naine blanche collecte et modifie la matière, puis assaisonne l’espace environnant avec de nouveaux matériaux lors d’une explosion de nova. C’est une partie importante du cycle de la matière dans l’espace. Les matériaux éjectés par les novae formeront à terme de nouveaux systèmes stellaires. De tels événements ont également contribué à la formation de notre système solaire, garantissant que la Terre est plus qu’un morceau de carbone.

« Nous essayons toujours de comprendre comment le système solaire s’est formé, d’où viennent les éléments chimiques du système solaire », explique Starrfield. « L’une des choses que nous allons apprendre de cette nova est, par exemple, la quantité de lithium qui a été produite par cette explosion. Nous sommes à peu près sûrs maintenant qu’une fraction importante du lithium que nous avons sur Terre a été produite par ce genre d’explosions. »

Parfois, une étoile naine blanche ne perd pas toute sa matière collectée lors d’une explosion de nova, donc à chaque cycle, elle gagne de la masse. Cela finirait par la rendre instable et la naine blanche pourrait générer une supernova de type 1a, qui est l’un des événements les plus brillants de l’univers. Chaque supernova de type 1a atteint le même niveau de luminosité, elles sont donc appelées bougies standard.

« Les bougies standard sont si brillantes que nous pouvons les voir à de grandes distances à travers l’univers. En regardant comment la luminosité de la lumière change, nous pouvons poser des questions sur la façon dont l’univers accélère ou sur la structure tridimensionnelle globale de l’univers,  » dit Woodward. « C’est l’une des raisons intéressantes pour lesquelles nous étudions certains de ces systèmes. »

De plus, les novae peuvent nous en dire plus sur la façon dont les étoiles des systèmes binaires évoluent jusqu’à leur mort, un processus qui n’est pas bien compris. Ils agissent également comme des laboratoires vivants où les scientifiques peuvent voir la physique nucléaire en action et tester des concepts théoriques.

La nova a pris le monde de l’astronomie par surprise. Ce n’était pas sur le radar des scientifiques jusqu’à ce qu’un astronome amateur du Japon, Seidji Ueda, le découvre et le rapporte.

Les scientifiques citoyens jouent un rôle de plus en plus important dans le domaine de l’astronomie, tout comme la technologie moderne. Même s’il est maintenant trop faible pour que d’autres types de télescopes puissent la voir, l’équipe est toujours en mesure de surveiller la nova grâce à la grande ouverture du grand télescope binoculaire et aux autres équipements de son observatoire, notamment sa paire de doubles spectrographes multi-objets et son exceptionnel PEPSI spectrographe haute résolution.

Ils prévoient d’enquêter sur la cause de l’explosion et les processus qui y ont conduit, la raison de son déclin record, les forces derrière le vent observé et la cause de sa luminosité pulsée.