Des astronomes ont découvert une étoile rare, pleine de calcium : son origine n’est cependant pas claire.

La toute première supernova a été documentée par l’homme il y a quelques 2000 ans, lorsque celle-ci a été observée par des astronomes chinois qui ont assisté à l’illumination du ciel nocturne en 185 après J.-C.

Quelques millénaires plus tard, les scientifiques ont proposé diverses explications quant à ce qui a donné naissance aux restes de la supernova RCW 86. Mais à présent, une équipe d’astrophysiciens pensent avoir trouvé la réponse : la supernova a été causée par une partie d’un système stellaire binaire éclatant, qui a littéralement explosé en relâchant des éléments lourds lors de la déflagration, y compris du calcium.

Dans une étude antérieure, le chercheur Vasilii Gvaramadze, de l’Université Lomonosov Moscou State, en Russie, a émis l’hypothèse que l’apparence en forme de poire de RCW 86 (voir image ci-dessous) pourrait être due à une explosion de supernova près du bord d’une « bulle » soufflée par le vent d’une énorme étoile en mouvement, ce qui est communément appelé une bulle de vent stellaire. En effet, les bulles de vent stellaire (ou BVS) sont des cavités remplies par des gaz chauds soufflés dans le milieu interstellaire, par des vents stellaires voyageant à une vitesse de plusieurs milliers de kilomètres par seconde (km/s). Les BVS peuvent s’étendre sur plusieurs années-lumière.

supernova remanent reste gaz bulle interstellaire

Cette image combine les données de quatre télescopes spatiaux pour créer une vue multi-ondes de tout ce qui reste de RCW 86, l’exemple documenté le plus ancien d’une supernova. RCW 86 se trouve à environ 8000 années-lumière de la Terre. Crédits : Rayons-X : NASA/CXC/SAO &/ESA ; Infrarouge : NASA/JPL-Caltech/B. Williams (NCSU)

C’est en utilisant les données de l’observatoire de rayons X Chandra que Gvaramadze a pu détecter une étoile à neutrons potentiellement candidate, appelée [GV2003] N, qui était considérée comme l’étoile à neutrons résultante de l’explosion de supernova qui a produit RCW 86.

Une explosion de supernova peut se produire lorsqu’une étoile manque de combustible nucléaire, vers la fin de sa vie : quand cela se produit, l’étoile commence à consommer son propre noyau, entraînant une énorme explosion au moment où le noyau s’effondre sur lui-même, donnant naissance à un trou noir ou à une étoile à neutrons.

Dans ce cas, les scientifiques pensaient que la supernova avait produit l’étoile à neutrons [GV2003] N. Cependant, il y avait un problème : les étoiles à neutrons sont supposées être très sombres, mais les données datant de 2010 ont démontré que l’étoile [GV2003] N était en fait très brillante. « Afin de déterminer la nature de l’étoile [GV2003] N, nous avons obtenu des images à l’aide de l’imageur GROND (Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector) de l’Observatoire européen austral (ESO) », explique Gvaramadze.

Ces observations ont mené à un autre mystère : alors que la lumière brillante provenant de l’étoile indiquait qu’il s’agissait bien d’une étoile de type G (comme le Soleil), l’étoile semblait également produire trop de rayons X pour une étoile de ce type. Peut-être ne s’agissait-il pas d’une étoile après tout ? « Dans le cas où la luminosité des rayons X d’une étoile de type G devrait être significativement inférieure à ce qui a été mesuré pour [GV2003] N, nous avons conclu qu’il s’agit en réalité d’un système binaire, composé d’une étoile à neutrons (visible en rayons X comme [GV2003] N) et d’une étoile de type G, visible en longueur d’onde optique », explique Gvaramadze.

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Crédits : Vasilii Gvaramadze

Cela signifie que la supernova aurait pu représenter une étape décisive dans l’évolution de ce système binaire : dans lequel une des étoiles a explosé en supernova, polluant ainsi la seconde étoile par toute une variété d’éléments lourds, laissant une atmosphère contenant jusqu’à 6 à 7 fois plus de calcium qu’en temps normal. Afin de vérifier cette hypothèse, l’équipe de chercheurs a analysé les données des observations effectuées par le Very Large Telescope de l’ESO, situé au Chili. Les données ont confirmé que [GV2003] N était bel et bien un système binaire, composé de deux étoiles orbitant l’une autour de l’autre environ une fois par mois.

Les scientifiques reconnaissent cependant qu’il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas concernant cet étrange système binaire d’étoiles, mais il s’agit d’une excellente occasion pour tenter d’en découvrir plus sur ces supernovae rares et riches en calcium.

C’est donc dans le but d’en apprendre davantage sur ces systèmes, que Gvaramadze et son équipe ont l’intention de continuer à étudier [GV2003] N. « Nous allons déterminer les paramètres orbitaux du système binaire, estimer les masses initiales et finales de la supernova initiale, ainsi que la vitesse obtenue par l’étoile à neutrons à sa naissance », explique Gvaramadze. « De plus, nous allons également mesurer l’abondance des éléments supplémentaires dans l’atmosphère de l’étoile de type G. Les informations obtenues pourraient être cruciales pour comprendre la nature des supernovae riches en calcium », conclut-il.

Sources : Nature AstronomyPhysOrg

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