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Le satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA a été construit pour rechercher de nouvelles planètes , mais des astronomes de l’État de l’Ohio ont découvert qu’il pouvait également observer des supernovas créées par l’explosion d’étoiles naines blanches.

Une supernova créée par naine blanche a été observée

Ce développement signifie que nous pourrions bientôt avoir une meilleure idée de la raison de leur explosion et de ce qu’ils laissent derrière eux. La recherche, dirigée par Patrick Vallely, étudiant diplômé de l’Ohio State University, a abouti aux toutes premières découvertes publiées d’une supernova observée à l’aide de TESS.
La classification des supernovas peut être déroutante. Initialement, ils ont été divisés en deux types. Le type II avait de l’hydrogène dans le sillage élémentaire de l’explosion (connu sous le nom de spectres), alors que le type I n’en avait pas. Puis vers les années 1980, tout est devenu un peu plus compliqué. Donc, par souci de simplicité certains chercheurs parlent de Type II et de Type Ia.
Les supernovas de type II sont celles où une étoile massive (avec une masse d’environ huit fois notre Soleil), en fin de vie, s’effondre sur elle-même. Le type Ia implique des étoiles plus petites dans des systèmes binaires rapprochés (où deux étoiles sont en orbite) où au moins une est une naine blanche.
Alors, qu’est-ce qu’une naine blanche? C’est est une étoile mourante qui a brûlé tout son combustible, mais qui demeure très chaude. C’est aussi très dense (imaginez la masse de notre Soleil, comprimée dans la taille de la Terre). Laissé à lui-même, sans étoiles proches, pour capturer la matière et l’énergie, une naine blanche finira par se refroidir en une masse de carbone noir. Et quand ils disent finalement, cela signifie environ un milliard d’années.
Cependant, lorsqu’une naine blanche se trouve dans un système binaire avec une autre étoile, sa fin peut être beaucoup plus rapide. Si les bonnes conditions sont réunies, ce scénario peut aboutir à une supernova de type Ia. Cela se produit lorsque la naine blanche vole de la matière et de l’énergie à son partenaire stellaire, devenant trop gros pour rester stable et finit par exploser, les emportant tous les deux.

L’observation faite par TESS a tout changé

Alors qu’une naine blanche n’a plus d’hydrogène, son étoile qui l’accompagne le ferait habituellement, ce qui signifie qu’il devrait y avoir de l’hydrogène (et d’autres substances) dans le spectre. Jusqu’à présent cependant, les scientifiques ne l’ont jamais vu. L’observation faite par TESS a tout changé.
Habituellement, la présence d’hydrogène détectable dans le spectre impliquerait qu’il s’agisse d’une collision entre une naine blanche (pas d’hydrogène) et une étoile qui n’est pas une naine blanche (avec beaucoup d’hydrogène). Mais mystérieusement, l’analyse de la courbe de lumière de cette supernova a suggéré qu’il s’agissait en fait d’une collision entre deux naines blanches. Dans ce scénario, il ne devrait vraiment y avoir aucun hydrogène dans le spectre, alors d’où vient-il?
Selon le professeur Kris Stanek, coauteur de l’article, il est probable que l’hydrogène provient d’une tierce partie intervenant lors de la destruction du système binaire. Même aux confins de l’espace, la notion de deux compagnons semble s’appliquer.
« Selon nous, la chose la plus probable qui se soit produite, c’est que l’hydrogène pourrait provenir d’une troisième étoile dans ce système solaire », déclare Stanek. « Le scénario qui prévaut actuellement est le suivant: pour créer une supernova de type Ia, il faut que deux étoiles naines blanches interagissent, et même se heurtant même. Mais aussi qu’une troisième étoile fournissant l’hydrogène. »

Les données de TESS ont été combinées avec celles d’ASAS-SN

Les données de TESS ont été combinées avec les données de l’étude automatisée des supernovas (ASAS-SN), un réseau terrestre composé de petits télescopes dans le monde entier à la recherche de supernovas dans les galaxies lointaines. Ces données ont été combinées avec les données du grand Télescope d’Afrique du Sud (SALT) pour évaluer les éléments laissés derrière dans les spectres de la supernova.
La découverte de l’hydrogène et de l’hélium – des indicateurs montrant que la naine qui a explosé avait consommé une étoile non blanche voisine – était en contradiction avec la collision à deux naines suggérée par la courbe de lumière. C’était jusqu’à ce que l’idée d’une troisième étoile soit soulevée par Stanek.
« Ces [Types Ia] sont le type de supernova le plus célèbre –  ils ont mené à la découverte de l’énergie sombre dans les années 1990, » dit Vallely. « Ils sont responsables de l’existence de plusieurs éléments dans l’Univers. Mais nous ne comprenons pas vraiment la physique derrière eux. Et c’est ce que j’aime vraiment quand je combine TESS et ASAS-SN ici, que nous pouvons construire des données et les utiliser pour comprendre un peu plus les supernovas. »

Des résultats qui constituent une étape importante

Les scientifiques sont généralement d’accord pour dire que les supernovas créées par des naines blanches nécessitent des étoiles compagnes, mais les mécanismes des explosions, ainsi que la composition des étoiles compagnes, sont moins clairs. Ces résultats constituent une première étape importante pour répondre à ces questions.
Cette recherche a été publiée dans Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.
Source : Ohio State University
Crédit photo : NASA’s Goddard Space Flight Center

TESS a observé une supernova créée par une naine blanchemartinEspace
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