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Pour de nombreux astronomes, 2018 restera dans les mémoires comme l’année de la « vache », après le surnom d’une explosion stellaire spectaculaire qui les a occupés pendant des mois. L’événement inhabituel a offert une fenêtre sans précédent sur l’effondrement d’une étoile, selon deux équipes de chercheurs dans les documents soumis au serveur arXiv le 25 octobre ainsi que dans Nature.

The Cow !

Contrairement à la lente montée en puissance d’une supernova, la vache est devenue incroyablement brillante essentiellement du jour au lendemain; laissant les astronomes perplexes.

” Elle est sortie de nulle part », explique Stephen Smartt, astronome à L’Université Queen’s de Belfast, au Royaume-Uni, qui a découvert l’explosion la première fois, et qui l’a nommée d’après un protocole alphabétique qui tombait sur le mot « cow ».

C’est “le rêve” pour ceux qui étudient les explosions stellaires, ajoute Raffaella Margutti, astrophysicienne à ;’Université Northwestern à Evanston, Illinois, qui a dirigé l’une des équipes derrière les deux derniers articles.

Un moteur central

Grâce à des observations indépendantes, les deux groupes à l’origine des derniers articles sont maintenant arrivés à la même conclusion: qu’un « moteur central » a continué d’agiter l’étoile explosive de l’intérieur pendant des mois et que l’énergie devait provenir soit d’un trou noir nouvellement formé dans le processus d’accrétion de la matière, soit de la rotation frénétique d’une étoile à neutrons.

Les trous noirs et les étoiles à neutrons naissent quand des étoiles massives atteignent la fin de leur vie. Selon Mansi Kasliwal, astronome au California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena, des Explosions telles que celle de la « Cow » – techniquement, l’événement de 2018 pourraient fournir certaines des preuves les plus directes de ce type de naissance. “Je pense que cela nous dit comment comprendre les incarnations les plus extrêmes des explosions d’étoiles massives.”

L’iair Arcavi, un astrophysicien à l’Université de Californie, Santa Barbara, est impressionné par la qualité des derniers résultats, ainsi que par l’étrangeté de l’événement. “À peu près tout ce qui concerne son émission est quelque chose que nous n’avons jamais vu auparavant”, dit-il.

L’histoire de la découverte de la vache commence le 16 juin, lorsqu’un collègue signala à Smartt une étoile brillante à un endroit où il n’y avait rien quelques jours auparavant.

Une anomalie stellaire

Au début, Smartt a écarté l’effet comme une éruption stellaire non remarquable dans la Voie Lactée. Mais alors, il a réalisé que c’était probablement beaucoup plus loin, dans une galaxie appelée CGCG 137-068, connue pour se situer à environ 60 mégaparsecs (200 millions d’années-lumière).

“Il était 11 heures un dimanche soir, et je me suis dit: ‘je ferais mieux d’en parler à tout le monde. »Il a envoyé une alerte par le biais du télégramme de l’astronome – un service de rapports et de commentaires sur les observations astronomiques transitoires.

Des suivis immédiats ont confirmé que l’objet était éloigné, et donc devait être incroyablement brillant. (Elle brillait suffisamment pour que, malgré sa distance, un certain nombre d’astronomes amateurs puissent la voir.)

De plus ce n’était pas une supernova ordinaire: elle a atteint son apogée en quelques jours, et non pas en quelques semaines. ” Tout le monde a mis de côté ce qu’il faisait jusque-là  » et a commencé à suivre la vache, explique Daniel Perley, astrophysicien à l’Université John Moores de Liverpool, au Royaume-Uni.

Perley et ses collaborateurs commandèrent un télescope robotique à la Palma, l’une des Îles Canaries, pour observer la vache presque à chaque nuit pendant un mois et demi. Ils ont également utilisé un certain nombre d’autres télescopes à travers le monde qui appartiennent à un réseau que Kasliwal a conçu juste pour ce genre d’étude de suivi.

Un trou noir qui déchirait une étoile

Les preuves que l’équipe a recueillies principalement dans le spectre optique, semblaient indiquer un trou noir existant qui déchirait une étoile; une observation qu’ils ont affichée en ligne en août. Mais pour obtenir une image complète de ces événements énergétiques qui se produisaient, les chercheurs ont dû regarder plus largement le spectre de l’énergie électromagnétique – des ondes radio aux rayons γ.

Quelques jours à peine après la découverte de Smartt, Anna Ho, une autre astronome de Caltech, s’est empressée d’observer la vache dans le spectre radioélectrique. Dans une explosion stellaire, les particules chargées émettent des ondes radio lorsqu’elles s’agitent en spiralant à l’intérieur de forts champs magnétiques, et leurs longueurs d’onde s’étendent au fur et à mesure que la matière s’étend.

Ho s’est rendu compte qu’elle pouvait avoir une occasion rare d’observer de courtes longueurs d’onde – celles d’un millimètre ou moins – à mesure que ce matériau s’étendait rapidement, et il est donc peu probable que les astronomes captent ces événements assez tôt pour voir les émissions de courte longueur d’onde.

Les premières observations faites en juin par son groupe et d’autres, ont permis de trouver des émissions de l’ordre du sous-millimètre, de sorte qu’elle a fait une proposition d’urgence à l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) dans les Andes chiliennes, où le temps d’observation est extrêmement grand.

Une curiosité stellaire

Au cours des semaines qui ont suivi, Ho et ses collaborateurs ont observé le spectre des émissions millimétriques de l’événement au fur et à mesure de son évolution. Leurs observations ont révélé que la matière s’étendait vers l’extérieur aussi rapidement qu’un dixième de la vitesse de la lumière.

Mais contrairement à une supernova ordinaire, ce rayonnement de courte longueur d’onde a duré des semaines révélant la présence d’un moteur central – un trou noir ou une étoile à neutrons en rotation. “Nous avons pu démontrer qu’elle n’était pas compatible avec les mécanismes habituels,” explique Ho.

Entre-temps, Margutti et ses collègues ont profité d’une proposition pré-approuvée que Margutti avait faite pour observer des événements « transitoires » à l’aide du télescope à rayons X NuSTAR de la NASA, afin d’observer la vache rapidement.

Les observations faites par le NuSTAR et d’autres télescopes ont conduit l’équipe à conclure que l’événement était très inhabituel. Les spectres de rayons X, en particulier, ont montré qu’ils étaient réchauffés de l’intérieur. Cela indiquait aussi un trou noir ou une étoile à neutrons alimentant cet événement – bien qu’il soit trop tôt pour conclure lequel. “Nous avons vu la formation d’un objet compact en temps réel,” explique-t-elle.

Un moteur presque nu

Les astrophysiciens ne voient normalement pas cela, ajoute Margutti, parce que le réchauffement est masqué par un nuage de matière que l’explosion éjectera dans ses premiers jours. “L’avantage de la vache est qu’ici, le moteur central était presque nu.”

Margutti espère que les astronomes observeront un certain nombre de ces événements et commenceront ainsi à cerner les conditions qui mènent à un résultat plutôt qu’à un autre. “Le jeu commence maintenant.”

Crédit photo : NASA

Source : Scientific Americain