Une équipe d'astronomes dirigée par l'université du Nord-Ouest a capturé l'emballage le plus détaillé à ce jour d'une étoile condamnée avant son explosion. En utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA (JWST), l'équipe internationale a identifié pour la première fois la star de la source de Supernova, ou progénitrice, à des longueurs d'onde infrarouge moyennes. Ces observations – combinées avec des images d'archives du télescope spatial Hubble – ont révélé que l'explosion provenait d'une étoile supergiante rouge massive, masquée dans un linceul inattendu de poussière.
La découverte peut aider à résoudre le mystère vieille des décennies pour les raisons pour lesquelles les supergiants rouges massifs explosent rarement. Après tout, les modèles théoriques prédisent que les supergiants rouges devraient constituer la majorité des supernovae en accélération du noyau. La nouvelle étude montre que ces étoiles explosent mais sont simplement cachées hors de vue, dans des nuages épais de poussière. Avec les nouvelles capacités de JWST, les astronomes peuvent enfin percer la poussière pour repérer ces phénomènes, combler l'écart entre la théorie et l'observation.
L'étude apparaît dans Les lettres de journal astrrophysique. Il marque la première détection par JWST d'un progéniteur de supernova.
« Depuis plusieurs décennies, nous essayons de déterminer exactement à quoi ressemblent les explosions des stars supergiantes rouges », a déclaré Charlie Kilpatrick de Northwestern, qui a dirigé l'étude. « Ce n'est que maintenant, avec JWST, avons-nous enfin la qualité des données et des observations infrarouges qui nous permettent de dire précisément le type exact de supergiant rouge qui a explosé et à quoi ressemblait son environnement immédiat. Nous attendons que cela se produise.
Expert en vie et mort de stars massives, Kilpatrick est professeur adjoint de recherche au Northwestern Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics. Aswin Suresh, un étudiant diplômé en physique et en astronomie du Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du groupe de recherche de Kilpatrick, est un co-auteur clé du journal.
Le progéniteur le plus rouge et le plus poussiéreux jamais observé
À l'aide de l'enquête automatisée tout-ciel sur les supernovae, les astronomes ont d'abord détecté la supernova, surnommée SN2025PHT, le 29 juin 2025. Sa lumière avait voyagé d'une galaxie voisine appelée NGC 1637, située à 40 millions d'années-lumière de la Terre.
En comparant les images de Hubble et JWST de NGC 1637 d'avant et après l'explosion de l'étoile, Kilpatrick, Suresh et leurs collaborateurs ont trouvé la star des progéniteurs de SN2025PHT. Il était immédiatement frappant – extrêmement brillant et incroyablement rouge. Bien que l'étoile ait brillé environ 100 000 fois plus brillant que notre soleil, la poussière entourant une grande partie de cette lumière. Le voile poussiéreux était si épais, en fait, que l'étoile est apparue plus de 100 fois plus gradateur en lumière visible qu'elle ne paraît sans la poussière. Parce que la poussière bloquait les longueurs d'onde de lumière plus courtes et plus bleues, l'étoile est également apparue étonnamment rouge.
« C'est la supergiante rouge la plus rouge et la plus poussiéreuse que nous avons vue exploser comme une supernova », a déclaré Suresh.
Des étoiles massives dans les étapes tardives de leur vie, les supergiants rouges sont parmi les plus grandes stars de l'univers. Lorsque leurs noyaux s'effondrent, ils explosent sous forme de supernovae de type II, laissant derrière lui une étoile à neutrons ou un trou noir. L'exemple le plus familier d'une supergiante rouge est Betelgeuse, l'étoile rougeâtre vif dans l'épaule de la constellation Orion.
« SN2025PHT est surprenant car il semblait beaucoup plus rouge que presque n'importe quel autre supergiant rouge que nous avons vu exploser comme une supernova », a ajouté Kilpatrick. « Cela nous dit que les explosions précédentes auraient pu être beaucoup plus lumineuses que nous ne le pensions parce que nous n'avions pas la même qualité des données infrarouges que JWST peut maintenant fournir. »
Indices cachés dans la poussière
Le déluge de poussière pourrait aider à expliquer pourquoi les astronomes ont eu du mal à trouver des progéniteurs supergiants rouges. La plupart des étoiles massives qui explosent comme des supernovae sont les objets les plus brillants et les plus lumineux du ciel. Ainsi, théoriquement, ils devraient être faciles à repérer avant qu'ils explosent. Mais cela n'a pas été le cas.
Les astronomes postulent que les étoiles vieillissantes les plus massives pourraient également être les plus poussiéreuses. Ces manteaux épais de poussière pourraient diminuer la lumière des étoiles au point d'une indétectabilité totale. Les nouvelles observations JWST soutiennent cette hypothèse.
« Je me suis disputé en faveur de cette interprétation, mais même je ne m'attendais pas à voir un exemple aussi extrême que SN2025PHT », a déclaré Kilpatrick. « Cela expliquerait pourquoi ces supergiants plus massifs sont manquants parce qu'ils ont tendance à être plus poussiéreux. »
En plus de la présence de poussière elle-même, la composition de la poussière était également surprenante. Alors que les supergiants rouges ont tendance à produire de la poussière de silicate riche en oxygène, la poussière de cette étoile semblait riche en carbone. Cela suggère que une convection puissante dans les dernières années de l'étoile peut avoir dragué le carbone de profondément à l'intérieur, enrichir sa surface et modifier le type de poussière qu'il a produit.
« Les longueurs d'onde infrarouges de nos observations chevauchent une importante caractéristique de poussière de silicate qui est caractéristique de certains spectres supergiants rouges », a déclaré Kilpatrick. « Cela nous dit que le vent était très riche en carbone et moins riche en oxygène, ce qui était également quelque peu surprenant pour une supergiante rouge de cette masse. »
Une nouvelle ère pour les étoiles explosives
La nouvelle étude marque la première fois que les astronomes ont utilisé JWST pour identifier directement une étoile progénitrice de supernova, ouvrant la porte à de nombreuses autres découvertes. En capturant la lumière à travers le spectre proche et moyen infrarouge, JWST peut révéler des étoiles cachées et fournir des pièces manquantes pour la façon dont les étoiles les plus massives vivent et meurent.
L'équipe recherche maintenant des supergiants rouges similaires qui pourraient exploser en tant que supernovae à l'avenir. Les observations du prochain télescope spatial Roman Nancy Grace Roman de la NASA peuvent aider cette recherche. Roman aura la résolution, la sensibilité et la couverture de la longueur d'onde infrarouge pour voir ces étoiles et potentiellement assister à leur variabilité alors qu'elles expulsent de grandes quantités de poussière vers la fin de leur vie.
« Avec le lancement de JWST et le prochain lancement romain, c'est une période passionnante pour étudier les étoiles massives et les progéniteurs de supernova », a déclaré Kilpatrick. « La qualité des données et les nouvelles résultats que nous ferons dépasseront tout ce qui est observé au cours des 30 dernières années. »
