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Deux naines blanches s'apprêtent à fusionner en une supernova

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Pour la première fois, on a pu observer le rapprochement d'étoiles qui fusionneront un jour en une supernova. Observées dans la nébuleuse planétaire Henize 2-428, ces naines blanches, étonnamment massives, spiralent l'une autour de l'autre et, dans 700 millions d'années, exploseront ensemble, devenant une supernova de type Ia.

Cette illustration montre la région centrale de la nébuleuse planétaire Henize 2-428. Le cœur de cet objet singulier est constitué de deux naines blanches dont les masses respectives avoisinent celle du Soleil. À terme, ces étoiles devraient progressivement se rapprocher l’une de l’autre pour finalement fusionner d’ici 700 millions d’années. Cette fusion se soldera par une formidable explosion en supernova de type Ia et la destruction des deux étoiles. © Eso, L. Calçada

L'équipe d'astronomes dirigée par Miguel Santander-García (de l'observatoire astronomique national à Alcalá de Henares, en Espagne et de l'institut des Sciences des matériaux de Madrid) a découvert un couple d'étoiles de type naine blanche voisines l'une de l'autre et dont la masse totale avoisine 1,8 fois celle du Soleil. Il s'agit de la paire d'étoiles la plus massive découverte à ce jour (la masse maximum étant déterminée par la limite de Chandrasekar), dont la fusion prochaine se traduira par une explosion thermonucléaire non contrôlée, se manifestant en supernova de type Ia.

L'équipe à l'origine de cette découverte tentait de résoudre une énigme bien différente. Elle essayait en effet de comprendre le processus de création, par des étoiles âgées, de nébuleuses planétaires aux formes étranges et asymétriques comme Henize 2-428, leur sujet de recherche.

« Lorsque nous avons observé l'étoile centrale de cet objet au moyen du Très Grand Télescope (VLT) de l'Eso, nous avons découvert non pas une, mais deux étoiles au cœur de ce nuage lumineux étrangement asymétrique », raconte Henri Boffin (Eso), l'un des auteurs de l'article publié dans la revue Nature.

Cette découverte accrédite l'hypothèse selon laquelle l'existence d'un système central d'étoiles doubles serait à l'origine des formes étranges qu'arborent certains de ces objets célestes. Toutefois, un résultat bien plus intéressant attendait les chercheurs.

Dans la région centrale de la nébuleuse planétaire Henize 2-428, une équipe d’astronomes a découvert la présence de deux naines blanches plutôt qu’une seule. Celles-ci se rapprochent et devraient fusionner d’ici 700 millions d’années. © Eso, L. Calçada

Les deux naines blanches fusionneront en une supernova Ia

« D'autres observations, effectuées au moyen de télescopes installés aux îles Canaries, nous ont permis de déterminer les orbites des deux étoiles, confie Romano Corradi, autre auteur de l'étude et chercheur à l'institut d'Astrophysique des Canaries (Tenerife, IAC), et d'en déduire leurs masses respectives ainsi que la distance qui les sépare. Et là, grosse surprise ! »

Il leur est apparu que chacune des deux étoiles est dotée d'une masse légèrement inférieure à celle du Soleil et que leur période orbitale avoisine les quatre heures. Elles sont si proches l'une de l'autre qu'en vertu de la théorie de la relativité générale d'Einstein, elles continueront de se rapprocher, en spiralant sous l'effet de l'émission d'ondes gravitationnelles puis fusionneront en une seule et même entité d'ici quelque 700 millions d'années.

L'étoile résultante sera si massive que rien ne pourra s'opposer à son effondrement gravitationnel ni, par la suite, à son explosion, sous la forme d'une supernova« Jusqu'à présent, la formation d'une supernova de type Ia consécutive à la fusion de deux naines blanches constituait un scénario purement théorique, explique David Jones, coauteur des recherches et boursier de l'Eso lors de l'obtention de ces données. La paire d'étoiles située au cœur de Henize 2-428 constitue bel et bien une réalité ! »

« Ce système est pour le moins énigmatique, conclut Santander. Sa découverte aura des répercussions importantes sur l'étude des supernovae de type Ia, largement utilisées à des fins de mesure des distances astronomiques, et intimement liées à la découverte de l'accélération de l'expansion de l'Univers sous l'effet de l'énergie noire. »

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