L’explosion observée dans le ciel il y a plus de huit siècles n’a probablement pas réussi à détruire entièrement l’étoile qui l’a produite.
En 1181, des astronomes chinois et japonais ont décrit une nouvelle étoile visible pendant près de six mois. Il s’agissait en réalité d’une supernova, mais son vestige est longtemps resté introuvable. Une nébuleuse découverte bien plus tard, appelée Pa 30, se trouve au bon endroit et présente un âge compatible avec cet événement historique.
Vue d’artiste du vestige de supernova Pa 30. Les filaments de soufre rayonnent autour de l’étoile survivante située au centre.
Crédit : W. M. Keck Observatory / Adam Makarenko.
Pa 30 possède une apparence inhabituelle. De longs filaments rayonnent autour de son centre, donnant à l’ensemble une forme rappelant un pissenlit. Au milieu se trouve encore un objet stellaire extrêmement chaud. Cette survivante constitue un indice majeur : l’explosion n’aurait pas complètement dispersé l’étoile d’origine.
Pour examiner ce scénario, les chercheurs ont cartographié une partie du vestige en trois dimensions. Ils ont utilisé le Keck Cosmic Web Imager, installé à l’observatoire Keck à Hawaï. Cet instrument mesure la lumière en chaque point et permet d’en déduire la vitesse de la matière grâce au décalage de ses raies spectrales.
Les filaments se déplacent à environ 1 000 km/s. Surtout, leur mouvement reste proche d’une expansion libre : ils semblent avancer depuis l’explosion sans avoir été fortement ralentis. En remontant leur trajectoire, les chercheurs obtiennent une date compatible avec l’année 1181. Cela renforce fortement l’identification de Pa 30 comme vestige de la supernova historique.
Image composite du vestige Pa 30 associant les rayons X de Chandra et XMM-Newton, l’infrarouge de WISE et la lumière visible.
Crédit : NASA/CXC/U. Manitoba/C. Treyturik ; ESA ; NOIRLab/MDM/Dartmouth/R. Fesen ; NASA/JPL-Caltech.
La carte révèle aussi une grande cavité au centre de la structure filamentaire. Les filaments commencent brusquement à une certaine distance du centre, près du bord d’un anneau déjà observé dans l’infrarouge. La quantité de matière n’est pas non plus répartie de façon identique dans toutes les directions, signe possible d’une explosion asymétrique.
L’événement appartient probablement à une catégorie rare appelée supernova de type Iax. Dans ce scénario, une naine blanche subit une explosion thermonucléaire moins destructrice que celle d’une supernova de type Ia classique. Une partie de l’astre peut alors subsister. C’est cette survivante que l’on surnomme parfois « étoile zombie ».
Les archives historiques vont dans le même sens. La supernova de 1181 était moins lumineuse que les grandes explosions stellaires habituellement visibles à l’œil nu pendant des mois. Une explosion thermonucléaire incomplète pourrait expliquer à la fois cette faible luminosité et la présence actuelle d’un reste stellaire au centre.
Une question demeure : personne ne sait encore précisément comment les étonnants filaments de Pa 30 se sont formés. Une onde de choc revenant vers l’intérieur pourrait avoir comprimé de la matière et produit ces structures. De nouvelles observations devront déterminer si ce mécanisme correspond réellement à la géométrie observée.