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En vidéo : les secrets de la supernova Cassiopée A

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Jusqu'à la mise en évidence par Chandra de G1.9+0.3, Cassiopée A était la supernova la plus récente connue dans la Galaxie. A l'aide des télescopes Spitzer et Subaru, les astrophysiciens viennent de déterminer sa vraie nature : une supernova SN II b.

Cassiopée A vue par Chandra en rayons X. Crédit: NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D.Stage et al.

Il existe deux grands familles de supernovae, celles qui proviennent de l'explosion d'une naine blanche (SN I) et celles qui résultent de l'explosion d'une étoile géante de plus de 10 masses solaires environ (SN II). Tous types confondus, il devrait s'en produire en moyenne trois par siècle dans la Voie Lactée. Mais beaucoup manquent à l'appel, même si récemment les observations concernant G1.9+0.3 ont montré qu'elle s'était produite il y presque 140 ans.

Cassiopée A, distante de notre système solaire de 11.000 années-lumière environ, avec sa jeunesse et sa proximité, est donc un objet de choix pour étudier la physique et l'astrophysique des supernovae. D'ailleurs, plus de mille articles lui ont été consacrés et cette active production est probablement loin de se tarir...

Chandra avait déjà observé en rayons X les restes de cette supernova, aujourd'hui c'est au tour de Spitzer de le faire. Ce n'est cependant pas la première fois que Spitzer tourne son regard infrarouge vers Cassiopée A), et ce, dans le domaine des rayons infrarouge (IR). Epaulé par le télescope japonais Subaru, au sommet du mont Mauna Kea (Hawaï), les astrophysiciens ont profité d'un phénomène fascinant, les échos de lumière, pour déterminer la nature exacte de l'explosion ayant conduit à la formation des spectaculaires restes constituant Cassiopée A.

Le flash de lumière émis par la supernova provoque l'illumination transitoire des nuages au fur et à mesure qu'il progresse. Les couleurs montrent les observations de Spitzer à différentes époques.

Comme l'illustrent les vidéos présentées ici, le principe en est simple. Au moment de l'explosion, un flash de lumière est émis, qui voyage à la manière d'un front d'onde créé par un caillou jeté dans une mare. Les nuages de gaz et de poussières qu'il traverse s'illuminent brièvement durant son passage en brillant dans l'infrarouge et le visible.

Credit: Nasa/JPL-Caltech

Le phénomène est transitoire mais dure suffisamment pour que Subaru puisse l'observer en optique une fois le flash IR repéré par Spitzer. Comme les nuages se trouvent à différentes distances autour de la supernova, ils s'illuminent chacun à son tour et un décalage supplémentaire se produit en fonction de la distance qui nous en sépare.

Credit: Nasa/JPL-Caltech/MPIA

Le spectromètre de Subaru a alors permis d'analyser les échos de lumière de Cassiopée A dans le visible. Il a trouvé la signature spectrale indiscutable de l'hydrogène et de l'hélium, précisément ce à quoi on doit s'attendre si Cassiopée A provient de l'explosion d'une supergéante rouge d'au moins 8 fois la masse du Soleil. Il s'agissait donc d'une SN II, plus précisément SN II b, en raison de la prédominance de l'abondance d'hélium sur l'hydrogène.

Ce résultat spectaculaire démontre la puissance des moyens d'observations modernes combinant des observations à différentes longueurs d'ondes.