Lorsque des étoiles comme notre soleil meurent, elles ont tendance à s’éteindre et à ne pas exploser – à moins qu’elles ne fassent partie d’un système stellaire binaire (binaire) qui peut conduire à une explosion de supernova.
Maintenant, pour la première fois, les astronomes ont détecté la signature radio d’un tel événement dans une galaxie à plus de 400 millions d’années-lumière. Découverte, Publié le 17 mai dans naturecontient des indices alléchants sur ce que pourrait être l’étoile compagne.
La mort d’une étoile qui explose
Lorsque des étoiles jusqu’à huit fois plus lourdes que notre soleil commencent à manquer de combustible nucléaire dans leur noyau, elles font sauter leurs couches externes. Ce processus donne naissance à des nuages de gaz colorés connus sous le nom de nébuleuses planétaires et laisse derrière lui un noyau chaud, dense et compact connu sous le nom de naine blanche.
Notre Soleil subira cette transformation dans 5 milliards d’années environ, puis se refroidira lentement et s’estompera. Cependant, si le poids d’une naine blanche augmente d’une manière ou d’une autre, le mécanisme d’autodestruction se déclenche lorsqu’elle devient plus lourde qu’environ 1,4 fois la masse de notre soleil. La détonation thermonucléaire qui s’ensuit détruit l’étoile dans un type d’explosion distinct appelé Supernova de type Ia.
Mais d’où viendrait la masse supplémentaire pour alimenter une telle explosion ?
Nous avions l’habitude de penser qu’il pourrait s’agir du gaz extrait d’une étoile compagne plus grande en orbite proche. Mais les étoiles ont tendance à être des mangeurs désordonnés, renversant du gaz partout. Une explosion de supernova choquerait et rendrait tout gaz déversé Il brille sur les ondes radio. Malgré des décennies de recherche, aucune petite supernova de type Ia n’a été détectée à l’aide de radiotélescopes.
Au lieu de cela, nous commençons à penser que les supernovae de type Ia doivent être des paires de naines blanches en spirale vers l’intérieur et fusionnant de manière relativement propre, ne laissant aucun gaz de choc – aucun signal radio.
Un type rare de supernova
La supernova 2020eyj a été découverte par Télescope à Hawaï le 23 mars 2020. Pendant les sept premières semaines environ, elle s’est comportée de manière assez similaire à n’importe quelle supernova de type Ia.
Mais au cours des cinq mois suivants, sa luminosité a cessé de s’estomper. Autour du même moment, Les fonctionnalités commencent à apparaître Fait référence à un gaz qui était exceptionnellement riche en hélium. Nous commençons à soupçonner que la supernova 2020eyj appartient à une sous-classe rare de supernovae de type Ia. L’onde de choc, voyageant à plus de 10 000 kilomètres par seconde, balaie le gaz qui n’aurait été extrait que des couches externes d’une étoile compagne survivante .
Pour essayer de confirmer notre intuition, nous avons décidé de tester si suffisamment de gaz était choqué pour émettre un signal radio. Comme la supernova est trop au nord pour être observée avec des télescopes tels que Réseau de télescopes compacts australiens Près de Narrabri, nous avons utilisé cela à la place Un groupe de radiotélescopes répartis à travers le Royaume-Uni Observer la supernova environ 20 mois après l’explosion.
À notre grande surprise, nous avons obtenu la toute première détection claire d’un « bébé » supernova de type Ia aux longueurs d’onde radio, confirmée par une deuxième observation environ cinq mois plus tard. Serait-ce le « pistolet fumant » pour que toutes les supernovae de type Ia ne provoquent pas la fusion de deux naines blanches ?
La patience paie
L’une des caractéristiques les plus distinctives des supernovae de type Ia est qu’elles atteignent toutes à peu près la même luminosité maximale. Cela est cohérent avec le fait qu’ils ont tous atteint une masse critique similaire avant l’explosion.
Cette fonctionnalité a permis à l’astronome Brian Schmidt et à ses collègues d’y accéder Finale du prix Nobel A la fin des années 1990 : que l’expansion de l’univers depuis le Big Bang ne ralentit pas sous l’effet de la gravité (comme tout le monde s’y attendait), mais s’accélère sous l’effet de ce que l’on appelle aujourd’hui énergie noire.
Ainsi, les supernovae de type Ia sont des objets cosmiques importants, et le fait que nous ne sachions toujours pas exactement comment et quand ces explosions stellaires se produisent, ou ce qui les rend si cohérentes, a été une préoccupation pour les astronomes.
En particulier, si des paires de naines blanches en fusion peuvent avoir une masse totale de près de trois fois celle de notre Soleil, pourquoi libèrent-elles toutes la même quantité d’énergie ?
Notre hypothèse (et confirmation radio) selon laquelle la supernova de 2020eyj s’est produite lorsque suffisamment d’hélium gazeux a été extrait de l’étoile compagne et sur la surface de la naine blanche pour la pousser au-dessus de sa limite de masse, fournit une explication naturelle de cette cohérence.
La question est maintenant de savoir pourquoi nous n’avons pas vu ce signal radio auparavant dans une autre supernova de type Ia. Nous avons peut-être essayé de le repérer trop tôt après l’explosion et abandonné trop facilement. Ou peut-être que toutes les étoiles compagnes ne sont pas riches en hélium et douées pour se débarrasser de leurs couches externes gazeuses.
Mais comme notre étude l’a montré, parfois la patience et la persévérance sont payantes d’une manière inattendue, nous permettant d’entendre les murmures mourants d’une étoile lointaine.
