Ce célèbre reste de supernova cache un secret
Lorsque des étoiles massives atteignent la fin de leur vie et explosent en supernova, elles peuvent laisser derrière elles d’énormes structures dans l’espace appelées restes de supernova. Ce sont souvent des cibles préférées des astronomes en raison de leurs formes magnifiques et distinctives. Ils incluent le célèbre reste SN 1987A qui a été photographié par le télescope spatial James Webb l'année dernière. Aujourd’hui, les astronomes utilisant Webb ont examiné de plus près ce vestige et ont découvert quelque chose de spécial à l’intérieur.
La supernova SN 1987A a été observée pour la première fois en 1987 (d'où son nom) et était suffisamment brillante pour être vue à l'œil nu, ce qui la rend extrêmement récente selon les normes astronomiques. Les étoiles vivent des millions, voire des milliards d’années. En observer une en fin de vie en temps réel est donc un véritable régal scientifique. Lorsque cette étoile est morte, elle a créé une sorte de supernova appelée effondrement du noyau, ou type II, dans laquelle le cœur de l'étoile manque de carburant, provoquant son effondrement soudain et violent. Cet effondrement est si grave que le matériau rebondit et est projeté dans une explosion atteignant un quart de la vitesse de la lumière.
Selon la théorie, ce processus laisse derrière lui un petit noyau extrêmement dense qui serait soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. Cette théorie est largement acceptée, mais les scientifiques n’ont jamais observé que cela se produise réellement à la suite d’une supernova – auparavant. Lorsque les chercheurs ont allumé les instruments de Webb sur SN 1987a, ils ont vu des traces d'une étoile à neutrons nichée au cœur du reste.
« D’après les modèles théoriques de SN 1987A, l’explosion de neutrinos de 10 secondes observée juste avant la supernova impliquait qu’une étoile à neutrons ou un trou noir s’était formé lors de l’explosion. Mais nous n’avons observé aucune signature convaincante d’un tel objet nouveau-né provenant d’une explosion de supernova », a expliqué le chercheur principal Claes Fransson de l’Université de Stockholm dans un communiqué . "Grâce à cet observatoire, nous avons maintenant trouvé des preuves directes de l'émission déclenchée par le nouveau-né objet compact, très probablement une étoile à neutrons."
Il a fallu plus de 30 ans d’observation du reste pour pouvoir repérer ces indications d’une étoile à neutrons, car les observations nécessitaient des instruments extrêmement sensibles. Le reste a été l’un des premiers objets observés par Webb lorsqu’il a commencé ses opérations scientifiques en juillet 2022, qui comprenaient l’utilisation de son instrument infrarouge moyen (MIRI). MIRI dispose d'un mode particulier appelé Spectrographe à résolution moyenne (MRS), qui lui permet de voir l'argon ionisé et d'autres éléments ionisés créés par des photos à très haute énergie.
"Pour créer ces ions que nous avons observés dans les éjectas, il était clair qu'il devait y avoir une source de rayonnement de haute énergie au centre du reste du SN 1987A", a expliqué Fransson. "Dans cet article, nous discutons de différentes possibilités, constatant que seuls quelques scénarios sont probables, et tous impliquent une étoile à neutrons nouvellement née."
En combinant les preuves de MIRI avec des indications similaires de l'instrument NIRSpec (Proche-Infrared Spectrograph), les chercheurs ont la première preuve directe de la formation d'une étoile à neutrons à partir d'une supernova à effondrement du noyau, nous rapprochant ainsi de la compréhension des cycles de vie dramatiques de étoiles.
La recherche est publiée dans la revue Science .