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Du nouveau chez les supernovae

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En ré-examinant les observations d'une supernova acquises il y a sept ans, un groupe d'astrophysiciens vient de comprendre qu'il s'agissait d'une explosion d'étoile atypique et inconnue. Elle se serait produite dans un système binaire composé de deux naines blanches très proches l'une de l'autre..

La supernova SN 2002bj observée en 2002. Crédit : Poznanski-www.berkeley.edu

Dovi Poznanski épluchait les données du Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) sur les supernovae, afin de conduire des recherches portant sur la nature de l'énergie noire, quand il est tombé sur un résultat anormal. La supernova SN 2002bj, observée en 2002 dans la galaxie NGC 1821 par Alex Filippenko alors qu'il était encore un étudiant en thèse, possédait une courbe de lumière fort étrange pour une SN Ia.

L'analyse de la lumière avait montré que ce que l'on prenait pour une SN II présentait en fait dans son spectre des raies caractéristiques de l'hélium, une absence de celles de l'hydrogène mais des indications de la présence possible de vanadium. L'explosion avait donc été reclassifiée parmi les SN Ia.

Seulement voilà, si tel était bien le cas, la courbe de lumière n'aurait pas dû varier de façon abrupte, et surtout, la luminosité de l'étoile aurait dû rester importante pendant quelques mois, pas pendant 20 jours.

Classiquement une SN Ia se produit dans un système binaire lorsqu'une naine blanche accumule la matière arrachée à une étoile en phase de géante rouge. Il arrive un moment où les conditions de température et de pression sont réunies à la surface de la naine blanche pour que des réactions thermonucléaires pas encore très bien comprises s'enclenchent. Une explosion se produit.

Bien que présentant un certain degré de variabilité, le fait qu'une naine blanche ne puisse pas dépasser la masse limite de 1,4 masse solaire environ (la fameuse masse de Chandrasekhar) fait que l'explosion d'une SN Ia libère à chaque fois presque la même quantité d'énergie. Modulo quelques corrections, on peut donc s'en servir comme de bons indicateurs de distances et c'est grâce aux SN Ia que l’on a pu découvrir l’existence de l’expansion accélérée de l’Univers observable depuis quelques milliards d'années. Dans le cas présent, la faible luminosité de l'explosion et la chute 3 à 4 fois plus rapide de la courbe de lumière que dans les cas observés jusqu'ici font qu'il s'agit d'une nouvelle classe de supernova SN Ia. 

Une vue d'artiste montrant deux naines blanches dans un système binaire à très courte période orbitale, moins d'une heure. Les forces de marée de l'une arrache de la matière à la seconde qui forme alors un disque d'accrétion. Crédit : Tony Piro-www.berkeley.edu

SN .Ia = un centième de SN Ia

En fait, une théorie existante peut expliquer les observations, celle de l'astrophysicien Lars Bildsten du Kavli Institute for Theoretical Physics à l'Université de Santa Barbara.

Initialement, on devait être en présence d'un système binaire du type de AM Canum Venaticorum (AM CVn), une binaire cataclysmique bien connue. Deux naines blanches devaient donc exister orbitant l'une autour de l'autre en quelques dizaines de minutes tout au plus. L'une devait arracher de l'hélium à l'autre et un processus semblable à celui à l'origine non des supernovae mais des novae a fini par survenir. L'hélium accrété a fini par fusionner et il en est résulté une explosion mille fois plus lumineuse qu'une nova classique, mais cent fois moins qu'une SN IA.

Ce nouveau type de supernova a été baptisée SN .Ia, à prononcer SN point Ia, par l'astrophysicien Christopher Stubbs de l'Université de Harvard. Le point rapelle que la luminosité est un centième de celle d'une SN Ia classique. Un article sur cette découverte vient d'être publié dans Science.

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