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L'explosion de la supernova SN 2014J espionnée par les plus grands télescopes

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Depuis la découverte de la supernova qui a explosé dans la galaxie Messier 82, des légions de télescopes terrestres et spatiaux espionnent l'événement. Les données collectées permettront aux chercheurs d'affiner leur compréhension des causes et effets de la puissante explosion survenue à 11,5 millions d'années-lumière de nous.

Superposée à la mosaïque d’images acquises en 2006 par la caméra ACS (Advanced Camera for Surveys) du télescope spatial Hubble, on découvre la supernova SN 2014J capturée dans le visible par WFC3 (Wide Field Camera 3) le 31 janvier 2014. Située à 11,5 millions d’années-lumière de la Terre, la supernova se montre donc à nous avec 11,5 millions d’années de retard. © Nasa, Esa, A. Goobar, Hubble Heritage (STScI/Aura)

Le 21 janvier dernier, décontenancés par le mauvais temps qui menaçait leurs observations, des étudiants de l'University College de Londres et leurs professeurs orientèrent par dépit leurs télescopes en direction de la Grande Ourse, la seule région du ciel encore dégagée, pour tenter d'observer la galaxie M82. Quelle ne fut alors pas leur stupeur en constatant qu'un point lumineux venait de s'ajouter dans le corps fuselé de cet objet du catalogue de Messier surnommé la galaxie du Cigare ! Presque en direct, ils assistaient à la puissante explosion d'une étoile. Distant d'environ 11,5 millions d'années-lumière, l'événement qu'ils découvraient s'était donc produit, en réalité, voilà plus de 11,5 millions d'années.

Plus d'un mois après la première observation — laquelle, bien sûr, fut immédiatement colportée à tous les observatoires du monde —, l'astre brille encore. Bien que sa luminosité décroisse depuis un pic survenu début février, il est encore possible de distinguer l'astre au foyer d'un télescope amateur. On pourrait croire à une étoile nouvelle (nova), comme nos ancêtres l'imaginaient volontiers, mais SN 2014J est appelée à s'évanouir du champ d'observation au cours des prochaines semaines. Sa luminosité aussi importante que les milliards d'étoiles qui l'entourent dans le corps de la galaxie active Messier 82 est, en réalité, la signature d'une supernova de type Ia.

La vue perçante dans l’infrarouge du télescope spatial Spitzer dévoile la supernova et son environnement aux chercheurs qui les ont observés à deux reprises. La luminosité de SN 2014J décroît sur l’image du 12 février après un pic qui s’est produit au cours de la première semaine du mois. © Nasa, JPL-Caltech, Carnegie Institution for Science

SN 2014J, une « chandelle standard » pas encore éteinte

Pour les astrophysiciens, deux scénarios conduisent à cette violente explosion. Il peut s'agir d'une naine blanche (reste du cœur très dense d'une vieille étoile semblable au Soleil) dans un système binaire qui a, en quelque sorte, vampirisé son partenaire. Cependant, après avoir trop amassé de matière, l'étoile perd l'équilibre et s'effondre. Une supernova de type Ia peut aussi être issue de la collision de deux naines blanches. Quoi qu'il en soit, la luminosité caractéristique des SN Ia en fait des témoins recherchés par les cosmologistes qui les surnomment « chandelles standard ». Un outil de mesure des distances qui permit, en 1998, aux chercheurs Saul Perlmutter, Brian Schmidt et Adam Riess d'affirmer que notre univers est en expansion accélérée. Une découverte qui leur valut l'attribution du prix Nobel de physique en 2011.

Bien que très demandés dans le cadre de diverses campagnes d'observation, les grands télescopes terrestres et spatiaux se sont pour la plupart tournés vers la galaxie du Cigare pour épier la supernova. L'acuité visuelle de Hubble, doté de caméras sensibles aux rayonnements visible, infrarouge et ultraviolet, aide ainsi les scientifiques à préciser sa distance, à étudier son environnement et à tenter de connaître l'origine de l'explosion. Quant au télescope spatial Spitzer, sa vision dans l'infrarouge offre aux scientifiques de percer les voiles de poussières et de « regarder plus profondément l'événement », ainsi que l'explique Mansi Kasliwal, membre de la Carnegie Institution for Science et chercheur principal du télescope spatial. « Spitzer est vraiment bien pour contourner la poussière et déterminer ce qui se passe dans et autour du système d'étoiles qui a engendré cette supernova.

Équipés de l’instrument NIRC2 et de l’optique adaptative, les télescopes de dix mètres de diamètre de l’observatoire Keck offrent des images précises de la supernova qui a explosé le 21 janvier 2014 dans la galaxie voisine M82. Les chercheurs espèrent pouvoir préciser quel était le progéniteur de SN 2014J. © Caltech, UH

Supernova très suivie dans le monde

Sur Terre, plus précisément au sommet du Mauna Kea à Hawaï, les responsables de l'observatoire Keck sont ravis des données collectées avec leurs deux télescopes de dix mètres de diamètre. Grâce à l'optique adaptative (déformation des miroirs en temps réel pour pallier à la turbulence atmosphérique), les images obtenues avec l'instrument NIRC2 sont très détaillées et permettent de mieux préciser sa position dans la galaxie hôte, comme en témoigne Bob Goodrich, chef des opérations à l'observatoire. « Alors qu'il y a de nombreuses explosions de supernova dans l'univers, celle-ci est importante parce qu'elle est assez proche de nous : si bien qu'avec l'optique adaptative, nous avons d'excellentes chances d'identifier le progéniteur. »

Encore difficiles à modéliser par ordinateur, les multiples observations de la supernova de type Ia offrent donc aux chercheurs un panel important de données qui les aideront à affiner leur compréhension de ces puissants phénomènes. SN 2014J est, à ce jour, une des supernovae les plus proches de nous depuis plusieurs décennies.

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