Des chercheurs ont surpris les émissions de rayons X d’une explosion qui s’est produite à la surface d’une naine blanche – ici en vue d’artiste. Les prémices d’une nova. Une grande première ! © Université de Tübingen
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Pour la première fois, des astronomes assistent à la naissance d’une nova

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[EN VIDÉO] Une nova voit le jour sous les yeux des astronomes  Le 7 juillet 2020, les détecteurs de rayons X mous du télescope spatial eROSITA ont capté, dans la constellation du Réticule, une émission intense. À tel point qu’elle a saturé les détecteurs en question. Les astronomes l’associent à une explosion survenue à la surface d’une naine blanche. Une explosion accompagnée d’une « boule de feu » de rayons X. La première fois que des chercheurs étaient les témoins des prémices de la naissance d’une nova. Une fois la fureur de l’explosion passée, la nova est devenue visible à l’œil nu dans la constellation du Réticule, dans l’hémisphère sud. © Institut Max-Planck 

Des étoiles mortes peuvent, parfois, retrouver un sursaut de vie. Des naines blanches, par exemple. Elles apparaissent alors comme de nouvelles étoiles dans notre ciel. Des novas. Et ce sont les prémices d'un tel sursaut, sous la forme d'une « boule de feu » de rayons X, que des astronomes ont eu le bonheur d'observer pour la toute première fois. 

« Une heureuse coïncidence. » C'est ainsi que Ole König, astronome à la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU, Allemagne), qualifie, dans un communiqué, l'observation incroyable qu'il vient de faire avec son équipe. Une puissante explosion à la surface d'une naine blanche - que les astronomes appellent nova - et la « boule de feu » de rayons X qui l'a accompagnée. « Ces flashs de rayons X ne durent que quelques heures et sont presque impossibles à prévoir. L'instrument d'observation doit être pointé au bon endroit, au bon moment. »

C'est exactement ce qui s'est produit avec le télescope spatial à rayons X eRosita. À un million et demi de kilomètres de notre Terre, il scrute ceux que les physiciens appellent les rayons X mous depuis 2019. Et le 7 juillet 2020, il a repéré une émission intense dans une région du ciel totalement « noire » seulement quatre heures plus tôt. Quatre heures plus tard, lorsque l'œil de eRosita s'est de nouveau tourné vers cette région du ciel, il n'y avait plus rien.

Une telle explosion de rayons X n'avait encore jamais été directement observée. Le phénomène a pourtant été prédit il y a plus de 30 ans maintenant. La théorie veut en effet que des « boules de feu » de rayons X puissent naître à la surface d'étoiles de type naine blanche. Les naines blanches, ce sont ce qui reste d'étoiles comparables à notre Soleil, une fois qu'elles ont épuisé leur carburant. Des étoiles qui meurent en rétrécissant alors jusqu'à atteindre une taille de l'ordre de celle de notre Terre.

Des rayons X jusqu’à saturation

Mais la présence d'une étoile compagne, bien vivante, elle, peut réussir à les rallumer. Si la naine blanche attire suffisamment d'hydrogène de cette étoile, le gaz va s'accumuler pour former une couche de surface de seulement quelques mètres d'épaisseur. Mais une couche au cœur de laquelle l'attraction gravitationnelle est tellement forte que la pression générée relance le mécanisme de la naine blanche. S'ensuit une colossale explosion au cours de laquelle la couche d'hydrogène est soufflée.

Ne nous y trompons pas. Le phénomène est loin d'être rare. Des explosions en novae se produisent tout le temps. Ce qui est exceptionnel, c'est d'avoir été présent au tout début du processus. Au moment où la majeure partie des rayons X a été émise. Car le flash est de courte durée, nous l'avons mentionné plus haut. Mais les rayons X mous qui sont émis sont en plus peu énergétiques. Ils ont tendance à être absorbés par le milieu interstellaire. Le phénomène échappe ainsi à tous les instruments conçus pour observer des rayons X plus durs.

Nous nous sommes demandé si c'était réel

« Dans les données de eRosita, nous cherchions une émission tout de même puissante. Mais celle-ci l'était tellement que nous nous sommes demandé, un temps, si elle était bien réelle », se souvient Riccardo Arcodia, astronome à l'Institut Max-Planck (Allemagne). Le télescope a capté tellement de rayons X que ses détecteurs ont été saturés. Mais les astronomes sont malgré tout parvenus à exploiter l'image surexposée. Ils avancent ainsi que la naine blanche en question a environ la masse de notre Soleil. Elle est donc relativement grande. L'explosion, elle, a engendré une « boule de feu » d'une température de quelque 327.000 °C. En d'autres mots, une « boule de feu » soixante fois plus chaude que la surface du Soleil.

Notez que ces novae viennent tout de même rapidement à manquer de nouveau de carburant. Elles refroidissent très vite. Alors le rayonnement X s'affaiblit et termine en lumière visible. Une lumière visible qui, une demi-journée après l'observation de eRosita a été observée depuis la Terre sous la forme d'une étoile apparemment tellement brillante - cette lumière n'était en réalité autre, vous l'aurez compris, que celle émise par l'explosion - qu'elle pouvait être vue à l'œil nu. Dans une constellation de l'hémisphère sud, la constellation du Réticule.

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