Rémanent de supernova - Définition et Explications

Introduction

Le rémanent de SN 1604 (supernova de Kepler).Image composite prise par les télescopes spatiaux Spitzer (infrarouge), Hubble (lumière visible) et Chandra (rayons X).

On appelle rémanent de supernova la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) éjectée lors de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) en supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...). Il existe deux voies possibles qui aboutissent à la création d'un rémanent :

• Une étoile massive (Le mot massif peut être employé comme :) cessant de générer de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) par l'intermédiaire de la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) de son cœur, et finissant par s'effondrer sous l'effet de sa propre gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.). On parle de supernova à effondrement de cœur, au centre duquel se trouve un résidu compact (étoile à neutrons ou trou noir). Alors que l'étoile massive fait plus de 8 masses solaires, le résidu compact fait de l'ordre de 1,5 masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les...).
• une naine blanche (Une naine blanche est un objet céleste gazeux issu de l'évolution d'une étoile de...) ayant accumulé assez de matière provenant d'une étoile voisine ou entrant en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) avec celle-ci pour atteindre la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) critique qui engendre une explosion thermonucléaire. On parle de supernova thermonucléaire. Dans le cas où il y a accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...) de matière et non collision, l'étoile compagnon peut éventuellement survivre à l'explosion. L'étoile qui explose est par contre totalement détruite, sans laisser de résidu compact derrière elle.

Historique

La première supernova observée depuis l'invention du télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant...) date de 1885, dans la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) d'Andromède (SN 1885A). L'étude des rémanents de supernovae date par contre du début du XX^e siècle. C'est d'abord en 1921 que Knut Lundmark mentionne le fait que l'« étoile invitée » observée par les astronomes chinois en l'an 1054 est probablement une « nova » (à l'époque le terme de supernova, et plus généralement la nature des phénomènes de nova (En astronomie, une nova est une étoile qui devient très brutalement extrêmement...) et de supernova ne sont pas connues). En 1928, Edwin Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) est le premier à associer la Nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un...) du Crabe (Crabe est un nom vernaculaire ambigu utilisé en français pour désigner de nombreuses...) (M1) comme étant le produit de l'explosion observée en 1054, sur foi de la mesure de l'expansion de la nébuleuse, compatible avec un âge d'environ 900 ans. Ce n'est cependant que dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) moitié du XX^e siècle, conjointement avec la compréhension du mécanisme de supernova et le développement de la radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie traitant de l'observation du ciel dans le...) que s'est développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de...) l'étude des rémanents de supernova. C'est ainsi que dans les années 1950 put être identifié le rémanent associé à la supernova historique SN 1572, par R. Hanbury Brown et C. Hazard de l'observatoire de Jodrell Bank. Vers la fin des années 1950, plusieurs sources radio dont la contrepartie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) était connue (par exemple IC 443 et les Dentelles du Cygne) ont pu ainsi être identifiées comme des rémanents de supernovae.

Types de rémanents

On classifie les rémanents en deux principaux types, dits en coquille ou pleins. Les premiers s'avèrent significativement plus nombreux que les seconds, mais ceci peut en partie être le résultat d'effets de sélection dans la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) de rémanents. Certains rémanents possèdent des propriétés des deux classes et sont dits composites. D'autres rémanents, enfin, ne sont pas facilement catégorisables car présentant des propriétés atypiques. C'est par exemple le cas de SNR G069.0+02.7 (aussi appelé CTB 80) ou SNR G039.7-02.0 (ou W50).

Coquilles

Les rémanents dits en coquille présentent une zone d'émission plus ou moins circulaire localisée à une certaine distance du centre du rémanent, plus sombre. Les rémanents des trois supernovae historiques SN 1604, SN 1572 et SN 1006 sont par exemple dans ce cas. Des rémanents plus âgés présentent aussi ces caractéristiques, mais sont moins réguliers, comme les Dentelles du Cygne (Cygnus est un genre d'oiseaux de la famille des Anatidae. C'est le genre des cygnes, de grands...) ou IC 443. L'irrégularité croissante des rémanents à mesure que le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) passe reflète pour partie l'hétérogénéité du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre...) dans lequel ils se propagent. Dans le domaine des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) radio, les rémanents en coquille présentent une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) S qui varie en loi de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) en fonction de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) ν, c'est-à-dire selon une loi du type . L'exposant (Exposant peut signifier:) α est appelé indice spectral. Cet indice spectral est de l'ordre de 0,5, et peut être plus jeune pour des rémanents jeunes. Cette émission radio est polarisée et le résultat d'un rayonnement synchrotron (Synchrotrons, synchro-cyclotrons et cyclotrons réfèrent à différents types d'accélérateurs...) de particules relativistes se déplaçant le long des lignes de champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...). En plus de ce rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute...), certains rémanents présentent une émission thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) dans le domaine visible ou celui des rayons X. Certains rémanents présentent en plus une émission non thermique en X.

Pleins

La Nébuleuse du Crabe, issue rémanent de la supernova historique SN 1054 (La supernova de l'an 1054, ou, selon son appellation normalisée, SN 1054, est une supernova...) est un exemple de rémanent plein, dont la source d'énergie est le Pulsar (Un pulsar est le nom donné à une étoile à neutrons, tournant très...) du Crabe.

Les rémanents pleins, aussi dits « plérions », ou « de type Crabe » (pour Nébuleuse du Crabe) présentent une émission centrale plus marquée que sur les bords. L'exemple le plus connu de ces rémanents est la Nébuleuse du Crabe, mais celle-ci présente certains aspects atypiques, aussi le terme de « type Crabe » est-il déconseillé car il peut y avoir confusion entre les caractéristiques spécifiques de cette nébuleuse et celles des autres plérions. L'interprétation de l'émission centrale est l'existence d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) compact responsable d'une émission électromagnétique en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein...) avec toute la matière du rémanent. Si dans le cas de la Nébuleuse du Crabe l'existence d'un objet central ne fait pas de doute, celui-ci n'est pas toujours identifié. La densité de flux de ces rémanents est plus plate que dans le cas des coquilles, l'indice spectral α étant en général de l'ordre de 0,1. Une telle émission se rapproche de celle que l'on trouve dans les régions HII, à ceci près que celle des régions HII est d'origine thermique alors que celle de ces rémanents est non thermique, car présentant une polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) significative. Ces rémanents présentent aussi une émission optique et X non thermale (thermale en optique pour la Nébuleuse du Crabe).

Composites

Les rémanents dits composites présentent des caractéristiques communes aux deux types présentés ci-dessus, avec une émission caractéristique des rémanents pleins au centre avec un indice spectral faible, et une émission plus intense en bordure présentant un indice spectral plus important. Un exemple de rémanent composite est SNR G326.3-01.8 (MSH 15-56). Vela (XYZ) le rémanent dont l'objet central est le pulsar de Vela (ou PSR B0833-45) est également classé parmi les rémanents composites.