A-t-on retrouvé le coeur de la supernova ?
Publié par Redbran le 15/12/2019 à 14:00
Source: CEA IRFU

Le coeur chaud de la supernova SN 1987A
Une équipe internationale, dirigée par des astronomes de l'Université de Cardiff et à laquelle a participé le Département d'Astrophysique du CEA-Irfu, a peut-être repéré pour le première fois le reste compact de la dernière explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la matière...) d'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) visible à l'oeil qui est survenue le 23 février 1987 dans une galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) voisine, le Grand Nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière...) de Magellan, à seulement 160 000 années-lumière.

En utilisant les images à haute résolution du radio-télescope ALMA dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des précipitations...) d'Atacama au nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) du Chili, l'équipe a découvert une petite zone de poussières, plus chaude que son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une dimension...), et qui pourrait correspondre à l'emplacement supposé de l'étoile à neutrons compacte qui, selon les modèles, aurait du se former lors de l'explosion. Cet objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) compact était recherché sans succès depuis plus de 30 ans. Cette découverte indirecte demande néanmoins à être confirmée par des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) complémentaires. Ces résultats sont publiés dans la revue The Astrophysical Journal.

La plus proche des supernovae depuis Kepler

Le 23 février 1987, une nouvelle étoile (ou supernova) est apparue dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de l'hémisphère sud (L'hémisphère sud ou hémisphère austral est la moitié du globe terrestre qui s'étend entre l'équateur et le pôle Sud. En astronomie, ce terme désigne la partie du ciel...). Sa lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde...), qui est alors parvenue sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...), révélait en fait une puissante explosion d'étoile dont la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) à atteint plus de 100 millions de fois celle du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée d'hydrogène...). Elle a continué à briller pendant plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.). Cette supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais...), qui est la seule supernova visible à l'oeil nu, depuis celle découverte par Kepler en 1604, a été baptisée SN 1987A (selon l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) et son numero d'ordre).

SN 1987A restera sans conteste un des évènements astronomiques majeurs du XXème siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4...). Aucun objet céleste (Un astre, ou objet céleste est un objet de l'Univers. Les règles d'accès et d'utilisation de ces corps sont régies par le droit de l'espace.) n'a été à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) sujet d'autant de recherches et de publications. Une des découvertes majeures fut la première détection de neutrinos cosmiques, considérée comme une preuve indirecte de la formation d'un objet compact, une étoile à neutrons, résultant de l'effondrement du coeur de l'étoile qui a implosé. Cette étoile à neutrons en rotation rapide devait se manifester par une émission périodique, un pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même (période typique de l'ordre de la...), une fois l'enveloppe de la supernova dissipée. L'autre résultat important fut l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) que des poussières s'étaient condensées dans les éjecta, quelques 400 jours après l'explosion de la supernova. Ces poussières pouvaient donc masquer un certain temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) le pulsar attendu. Mais plus de trente ans après l'explosion, ce pulsar n'a toujours pas été détecté.


Emplacement de la supernova SN 1987A dans la galaxie proche du Grand Nuage de Magellan, à environ 160 000 années-lumière de la Terre

Une trop abondante poussière

La proximité relative de SN 1987A a permis une étude détaillée de l'évolution des éjecta. Dans le cadre d'un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours...) international baptisé "SAINTS" (pour SN 1987A INtensive Study) les astrophysiciens ont continué à étudier son évolution avec le satellite (Satellite peut faire référence à :) Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour...) et les grands télescopes au sol (VLT et Gemini), révélant au passage sa spectaculaire morphologie en "collier de perles". SN 1987A a été également observée régulièrement dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant...) par une équipe internationale conduite conjointement par Patrice Bouchet du Département d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) du CEA (DAp) et Eli Dwek du Goddard Space Flight Center de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...), permettant l'étude des différents chocs dans ce milieu extrêmement mouvementé.

Finalement en 2010, le satellite infrarouge européen Herschel, à la surprise générale, détectait au sein des éjectas un réservoir énorme d'autres poussières très froides, dont nul ne soupçonnait l'existence. La résolution des images d'Herschel était néanmoins insuffisante pour en dresser une carte précise.


Image composite de la supernova SN1987A montrant la superposition de l'émission radio ALMA des poussières au centre (en rouge) et l'émission de lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi...) Hubble (en vert) et l'émission en rayons X du télescope Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) (en bleu) résultant de l'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à l'idée d'une transition brutale. Elle peut prendre la forme...) de l'explosion.

C'est en utilisant le grand interféromètre radio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) que les chercheurs ont pu conduire une étude complète et détaillée de l'environnement proche de l'explosion de SN 1987A. Leurs résultats démontrent que ce milieu est extrêmement hétérogène: des paquets de poussières avoisinent des nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme...), eux-mêmes distincts selon leur composition chimique. Mais un détail a immédiatement intrigué les astronomes: alors que les poussières dans leur ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) rayonnent à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) d'environ 20 °K, à un endroit précis, cette température augmente jusqu'à 37°K. "Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) se passe effectivement comme si il y avait là une source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) masquée" explique Patrice Bouchet du DAp "et cette région est bien approximativement près du centre des éjecta, là où on attendrait la présence de l'étoile à neutrons".

Le coeur compact de l'étoile pourrait donc continuer de battre, enfoui et masqué dans son cocon (Le cocon est l'enveloppe de la nymphe de certains insectes. On appelle aussi cocon le sac que les araignées construisent en y introduisant leurs œufs.) de poussière. Mais cette très faible élévation de température des poussières reste encore une preuve bien indirecte. Elle pourrait être également due par exemple au chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) par la grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) radioactifs - comme le Titane-44 - produits dans l'explosion. Selon Patrice Bouchet "Il est encore beaucoup trop tôt pour affirmer, comme il a été fait dans certains communiqués de presse, que le coeur chaud de la supernova 1987A a été découvert et il faudra sans doute encore attendre un peu plus longtemps pour que ces poussières se dissipent". D'autres hypothèses ont également été évoquées comme la possibilité que l'étoile à neutrons se soit finalement transformée en trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation...). La célèbre superova SN 1987A n'a toujours pas révélée tous ses secrets !


Une vue rapprochée des différents composants de la partie centrale des éjectas de SN 1987A obtenu par ALMA: le gaz moléculaire du monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule...) est représenté en orange, le gaz d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) chaud en violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un...), et la poussière entourant l'étoile à neutrons en cyan (Le cyan ( du grec kuanos, à savoir l'azurite) est une couleur pure de la lumière de longueur d'onde 500 nm. Elle est souvent appelée bleu clair ou bleu ciel. C'est un mélange de lumières bleue et verte. Le cyan est...). La flèche montre l'emplacement où la poussière est plus chaude, pouvant suggérer l'influence d'un astre compact.
Crédits: Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de crédit Cardiff

Publication:
High Angular Resolution ALMA Images of Dust and Molecules in the SN 1987A Ejecta
Phil Cigan et al., The Astrophysical Journal, 886, p.51, 2019 November 20
Voir aussi: https://arxiv.org/abs/1910.02960
"Peering in the dusty heat of SN 1987A" (Nature Astronomy Research Community, 5 décembre 2019)
Page générée en 0.357 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique