Record : une supernova observée quelques heures seulement après l’explosion de son étoile

En 2013, une supernova a été observée moins de six heures après le début de l’explosion de l’étoile qui lui a donné naissance. Les phénomènes découverts ont surpris les astrophysiciens qui ne les avaient pas prévus.

En 2014 déjà, une supernova avait surpris les astrophysiciens. SN 2014C avait en effet commencé par apparaître comme une SN Ia, c’est-à-dire le produit de l’explosion d’une ou deux naines blanches avant de prendre les traits d’une SN II, une supernova produite par l’effondrement gravitationnel d’une étoile au moins huit fois plus massive que le Soleil. Selon les chercheurs, cela s’expliquait par l’éjection d’une importante coquille d’hydrogène par l’étoile génitrice de la SN Ia, un certain temps avant l’explosion. Toutefois, un tel phénomène ne cadrait pas facilement avec la théorie standard de l’évolution stellaire.

Une énigme similaire semble maintenant se présenter dans le cas d’une supernova découverte en 2013 avec le fameux télescope du mont Palomar dans le cadre d’un programme de surveillance automatisé des événements transitoires sur la voûte céleste (Intermediate Palomar Transient Factory ou iPTF). Dans un article disponible sur arXiv, une équipe internationale d’astrophysiciens menée par Ofer Yaron de l’Institut Weizmann à Rehovot (Israël) explique que l’étoile génitrice de SN 2013fs semble elle aussi avoir expulsé une importante coquille de matière peu avant de mourir, sans que l’on puisse vraiment comprendre pourquoi. Cette nouvelle découverte vient du fait que l’évolution de la supernova moins de six heures après son début, un record, a été observée.

Supernova SN 2013fs

Une vue d’artiste de la supernova SN 2013fs (Source : ESO).

SN 2013fs a été rapidement étudiée à l’aide des instruments du W.M. Keck Observatory à Hawaï en même temps que par le satellite Swift (NASA) dans les domaines des rayons X et ultraviolets. Cette supernova de type SN II s’est produite à 160 millions d’années-lumière de la Voie lactée dans la galaxie spirale NGC 7610. Dans son cas, il s’agissait donc du chant du cygne d’une étoile à l’état de supergéante rouge, 8 à 10 fois plus massive que le Soleil. Une telle étoile ne vit que quelques millions d’années tout au plus et elle est le siège d’une nucléosynthèse intense produisant des éléments lourds comme le carbone, l’oxygène et l’azote, pour ne citer qu’eux.

Le message délivré par les photons produits par la supernova a donc révélé aux astrophysiciens un secret de l’univers qu’ils ne connaissaient pas auparavant car ils n’avaient jamais observé ce phénomène aussi près de sa naissance. D’abord, ils ont constaté que le gaz entourant l’étoile à faible distance (CSM, en anglais, pour matière circumstellaire) a été ionisé par le flash de lumière (SBO, voir schéma ci-dessus) produit par l’explosion, ce qui a généré une nouvelle émission de lumière pendant une vingtaine d’heures lorsque les électrons se sont recombinés avec les noyaux.

Du fait de la vitesse de la lumière, il a pu être déduit que le bord extérieur de la coquille de gaz éjecté par l’étoile était situé à environ cinq fois la distance du Soleil à Neptune (soit environ 150 UA). En supposant que ce gaz a été propulsé à environ 100 km/s, on peut en déduire également que la coquille s’est mise en place durant les 500 derniers jours avant l’explosion. Elle devait contenir approximativement un millième de la masse du Soleil. Ensuite, la coquille a dû être soufflée au bout de cinq jours, suite au passage de l’onde de choc de la supernova qui a également chauffé les atomes présents à plus de 60.000 °C.

En bas à droite, le télescope Keck qui a permis de faire de la spectroscopie et de mettre en évidence des raies d’émission d’atome d’oxygène plusieurs fois ionisés (Source : Ofer Yaron)

En bas à droite, le télescope Keck qui a permis de faire de la spectroscopie et de mettre en évidence des raies d’émission d’atome d’oxygène plusieurs fois ionisés (Source : Ofer Yaron)

La présence de cette coquille n’avait jamais été prédite à partir des modèles standards de l’évolution stellaire, aussi les chercheurs se demandent s’il s’agit d’une simple anomalie ou de la pointe émergée d’un iceberg. Comme les programmes de surveillance ne font que se développer, il devrait être possible à l’avenir de surprendre un plus grand nombre de supernovae au tout début de leur explosion.

Source : Futura-Sciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, les expositions « Initiation à l’astronomie » et « Promenade spatiale au fil des ondes« , ainsi que la page Astronomie/Physique.

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