Une vue d'artiste de la nova associée à l'étoile variable V1213 Centauri. L'explosion est survenue à la surface d'une naine blanche (à droite sur l'image) accrétant de la matière issue d'une naine rouge (à gauche). Les astrophysiciens pensent qu'entre 40 et 60 novae se produisent chaque année dans la Voie lactée. Toutefois, on n’en observe que quelques-unes car, généralement, les nuages de poussières et de gaz de la Galaxie nous les cachent. © K. Ulaczyk, Warsaw University Observatory

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L'explosion d'une étoile en nova capturée sur le vif

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Une étoile variable, surveillée dans le cadre d'un programme d'étude de la matière noire dans la Voie lactée, s'est transformée en nova classique en 2009. En étudiant les images d'archives collectées par ce programme depuis 2003, des astronomes ont pu observer les variations de l'activité de l'étoile avant et après qu'elle n'explose, accréditant la théorie de l'hibernation pour les novae.

À la fin du XVIe siècle, les astronomes Tycho Brahe et Johaness Kepler introduisirent le terme de nova stella, qui veut dire « étoile nouvelle » en latin, pour qualifier l'apparition transitoire de nouvelles étoiles sur la voûte céleste. Cependant, il fallut attendre les développements de l'astrophysique au XXe siècle pour que l'on commence à comprendre ce qui se cachait derrière ces curieux phénomènes et que l'on fasse la distinction entre les novae et les supernovae.

Ainsi, à la différence des supernovae, les novae sont des explosions qui ne conduisent pas (ou rarement) à la destruction de l'étoile progénitrice ou qui ne produisent pas une étoile à neutrons ou un trou noir. Dans le cas d'une nova, tout commence avec une naine blanche dans un système binaire qui accrète de l'hydrogène en provenance de son étoile compagne jusqu'à ce que la pression et la température en surface deviennent suffisantes pour enclencher une réaction de fusion thermonucléaire explosive.

La luminosité de l'étoile est alors multipliée par 10.000 pendant quelques jours. Le processus peut se répéter : on sait par exemple que RS Ophiuchi a explosé six fois en un siècle. Les novae sont donc récurrentes.

V1213 Centauri est une étoile variable de la Voie lactée, comme on peut le voir sur l'image principale. En surveillant ses variations de luminosité, des astronomes ont pu retracer son évolution avant et après qu'elle ne devienne une nova (images du haut). © J. Skowron, K. Ulaczyk, Warsaw University Observatory

Des novae cycliques qui entrent en hibernation

En fait, il existe une théorie, appelée « le modèle de l'hibernation », en ce qui concerne la périodicité des novae. Un article récemment publié dans le journal Nature par une équipe d'astronomes polonais et disponible en accès libre sur arXivvient de soutenir ce modèle. L'étude concerne la surveillance depuis plusieurs années (2003 à 2016) de l'étoile variable V1213 Centauri, située à environ 23.000 années-lumière du Système solaire, dans la constellation du Centaure.

Les chercheurs ont pour cela utilisé le télescope Varsovie, situé à l'observatoire de Las Campanas, au Chili. Celui-ci est spécifiquement chargé du projet Optical Gravitational Lensing Experiment (Ogle) depuis 1992. Il concerne l'étude de la matière noire en utilisant le phénomène de microlentille gravitationnelle, mais il a également permis de découvrir des exoplanètes.

L'étoile variable V1213 Centauri s'est déjà manifestée sous la forme d'une nova en 2009, appelée tout naturellement Nova Centauri 2009. Dans le cadre de l'hypothèse de l'hibernation, les novae ne sont vraiment actives et brillantes sous forme de novae classiques qu'au bout d'une période d'une dizaine de milliers à un million d'années. Cependant, au bout de cette période, pendant quelques décennies à quelques siècles, des explosions se produisent encore.

V1213 Centauri, un laboratoire pour comprendre les novae

La théorie prédit en effet que la première explosion, la plus violente, a fait augmenter le taux d'accrétion du gaz que la naine blanche arrache avec ses forces de marée. Le transfert de masse devenant temporairement plus important, les conditions requises pour des explosions thermonucléaires sont présentes quelque temps avant que le système binaire ne retourne en hibernation avec un taux d'accrétion plus faible.

Pour tester cette théorie, il fallait pouvoir observer et mesurer les caractéristiques du transfert de masse avant et après ces explosions. C'est ce qu'ont réussi à faire les chercheurs avec V1213 Centauri. Ainsi, bien que des variations de luminosité, que l'on peut qualifier de novae naines, étaient bien observées de 2003 à 2009, la luminosité de la naine blanche accrétant de la matière après sa phase de nova classique a été multipliée par deux ordres de grandeur (donc entre 100 et 1.000), ce qui indique que le taux de transfert de masse est bien devenu plus élevé. Depuis lors, il n'y a plus de novae naines.

Cela accrédite donc le modèle de l'hibernation pour les novae et fait de V1213 un excellent laboratoire pour tester nos théories sur les explosions stellaires dans les systèmes binaires.

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