En novembre 1572, une nouvelle étoile brillante est apparue dans la constellation de Cassiopée, si brillante qu'elle était visible pendant la journée. L'astronome danois Tycho Brahe a soigneusement documenté ce phénomène céleste et le reste de la supernova qui porte son nom a depuis été étudié de manière intensive. Aujourd’hui, une nouvelle analyse d’observations récentes suggère que la supernova de Tycho a une histoire d’origine plus dramatique qu’on ne le pensait auparavant : elle n’a pas explosé dans un espace vide, mais à l’intérieur des restes fantomatiques d’une nébuleuse planétaire.
L'ouvrage est publié sur le arXiv serveur de préimpression.
Malgré leur nom, les nébuleuses planétaires n’ont rien à voir avec les planètes. Ce sont des coquilles de gaz et de poussière expulsées par des étoiles mourantes dans leurs dernières étapes de vie, créant certaines des plus belles structures de l'univers. Ces nébuleuses se dissipent généralement en quelques centaines de milliers d’années, ce qui rend le moment choisi pour ce qui s’est passé avec Tycho particulièrement intrigant. La supernova a dû se produire alors que cette ancienne nébuleuse était encore intacte, créant ce que les chercheurs appellent une « supernova à l'intérieur d'une nébuleuse planétaire », ou SNIP.
La preuve vient des caractéristiques distinctives de la structure de Tycho : deux saillies opposées appelées « oreilles » qui dépassent de la coque principale du reste. Ces oreilles ne sont pas aléatoires. Elles ressemblent beaucoup à des structures similaires trouvées dans trois autres supernovae de type Ia : Kepler, SNR G299-2.9 et SNR G1.9+0.3. Des études antérieures avaient déjà suggéré que ces restes étaient des SNIP, et la nouvelle analyse renforce l'hypothèse selon laquelle Tycho appartient également à cette famille, confirmant une suggestion faite pour la première fois il y a près de quarante ans, en 1985.
Les supernovae de type Ia se produisent lorsque les noyaux denses et brûlés d’étoiles mortes (naines blanches) explosent lors d’une détonation thermonucléaire spectaculaire. Le mécanisme déclencheur exact est débattu depuis des décennies, mais l’identification du SNIP pointe vers ce que l’on appelle le scénario dégénéré central.
Dans ce modèle, une naine blanche s’enroule dans l’enveloppe d’une étoile compagne et fusionne avec son noyau. L’explosion se produit plus tard, mais toujours dans le laps de temps où la nébuleuse planétaire issue de l’interaction stellaire précédente reste visible.
Si Tycho correspond effectivement à ce modèle et si des structures similaires sont trouvées dans d’autres supernovae bien étudiées, cela suggère que les SNIP ne sont peut-être pas de rares exceptions mais plutôt la norme. La recherche propose qu’entre 70 % et 90 % des supernovae normales de type Ia pourraient être des SNIP, ce qui signifie que la grande majorité de ces explosions se produisent dans les coquilles décolorées des nébuleuses planétaires.
La découverte suggère que les supernovae de type Ia ne se produisent pas seulement sur des échelles de temps immenses généralement supposées, mais peuvent également se produire dans des populations stellaires relativement plus jeunes où la nébuleuse planétaire ne s'est pas encore dispersée. Pour une explosion observée il y a plus de quatre siècles, Tycho continue de révéler des surprises qui remodèlent notre compréhension de la mort stellaire.
