Des scientifiques ont réussi à cartographier, en trois dimensions, l’explosion d’une étoile mourante.

Il y a un peu plus de 30 ans, les astronomes ont assisté à un événement cosmique rare et incroyablement violent : la mort d’une étoile, explosant à quelque 168’000 années-lumière de la Terre, avec une intensité équivalent à 100 millions de Soleils.

Cette éruption stellaire, appelée SN 1987A, était si brillante que c’était la première supernova observable à l’œil nu en environ 400 ans ! Cette supernova se trouve dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine proche de la Voie lactée, visible depuis l’hémisphère sud.

Elle a pu être observée en continu par une batterie d’instruments terrestres ou spatiaux opérant dans à peu près tous les domaines exploitables du rayonnement électromagnétique, ainsi que par des détecteurs de neutrinos.

supernova 1987 nuage magellan rémanent 3d cartographie

Le rémanent de la supernova SN 1987A dans le Grand Nuage de Magellan, observé ici le 31 janvier 2010 par l’instrument STIS du télescope spatial Hubble. Les deux points brillants sont des étoiles d’avant-plan. Sur les trois anneaux visibles, l’anneau central délimite l’extension actuelle du rémanent. Les anneaux extérieurs, (plus grands et plus faibles), résultent de phénomènes de perte de masse antérieurs à la supernova. Crédits : NASA/ESA/K. France (University of Colordo, Boulder)/P. Challis & R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

À présent, et ce pour la toute première fois, des scientifiques ont pu sonder profondément le cœur de cette étoile explosée et ont détecté des éléments moléculaires provenant de nouveaux corps cosmiques, se formant en elle.

C’est à l’aide de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, que les chercheurs ont pu analyser et cartographier en 3D la structure des nouvelles molécules prenant forme dans les restes de la supernova, et qu’ils y ont découvert la présence de nouveaux éléments chimiques, qui n’avaient pas été détectés auparavant à l’intérieur.

« Lorsque cette supernova a explosé, il y a plus de 30 ans, les astronomes en savaient beaucoup moins sur la manière dont ces événements remodèlent l’espace interstellaire et comment les débris chauds et brillants d’une étoile éclatée finissent par refroidir et produire de nouvelles molécules », explique l’astronome Rémy Indebetouw de l’Université de Virginia, aux États-Unis. « Grâce à ALMA, nous pouvons enfin voir la « poussière d’étoiles » froide lorsqu’elle se forme, révélant des données importantes sur l’étoile originale elle-même et sur la façon dont les supernovas créent les éléments de base des planètes », a-t-il ajouté.

Bien que les supernovas soient plus communément connues pour leurs grandes capacités destructrices (étant donné qu’elles signalent la mort des étoiles et qu’elles peuvent mettre en danger tout ce qui les entoure dans l’espace), il faut savoir qu’elles produisent également des réactions chimiques qui permettent de donner naissance à de la poussière cosmique, qui peut ensuite former les fondements des nouvelles étoiles et des nouvelles planètes.

L’équipe d’Indebetouw a utilisé ALMA pour observer dans les moindres détails le noyau de SN 1987A, à des longueurs d’onde millimétriques (soit entre l’infrarouge et la radio-lumière), nous donnant un aperçu sans précédent de l’intérieur du cœur de l’étoile explosée. Grâce à ces observations, les scientifiques ont pu cartographier avec précision la structure de la supernova en 3D, révélant l’emplacement et l’abondance des molécules nouvellement formées à l’intérieur de la supernova.

Nous n’avions encore jamais eu la possibilité d’observer de si près le noyau de SN 1987A. Mais l’équipe de recherche est allée encore plus loin : lors d’une autre étude, les chercheurs décrivent comment ALMA a révélé la présence d’autres formations moléculaires non détectées auparavant à l’intérieur de la supernova, y compris le cation formylium (HCO+) et le monoxyde de soufre (SO).

« Ces molécules n’avaient jamais été détectées dans les rémanents de jeunes supernovas auparavant », explique Indebetouw. « HCO+ est particulièrement intéressant, car sa formation nécessite un mélange très vigoureux durant l’explosion de l’étoile », ajoute-t-il.

« C’est la première fois que nous découvrons ce type de molécule au sein d’une supernova », explique un membre de l’équipe, Mikako Matsuura, de l’Université de Cardiff en Angleterre. « Cela remet en question nos hypothèses selon lesquelles ces explosions détruisent toutes les molécules et les poussières qui sont présentes dans une étoile », a-t-elle ajouté.

La découverte a été publiée dans l’Astrophysical Journal Letters et le Montly Notices of the Royal Astronomical Society.

Sources : Astrophysical Journal Letters, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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