Pour la première fois, les astronomes ont repéré une étoile qui a explosé non pas une fois, mais deux fois. Une nouvelle image d'une supernova de environ 300 ans fournit des preuves visuelles que certaines étoiles mourantes subissent une double explosion, les chercheurs rapportent le 2 juillet Astronomie naturelle.
Les supernovas marquent généralement la mort d'étoiles massives. Mais les moyens de taille moyenne, comme le soleil, peuvent également sortir avec fracas. Lorsque les étoiles de taille moyenne épuisent leur carburant d'hydrogène, ils perdent tout sauf leur noyau, laissant derrière lui de petits objets inertes appelés nains blancs. Ces restes incroyablement denses ont à peu près la taille de la Terre avec à peu près la masse du soleil.
En eux-mêmes, les nains blancs se refroidissent lentement dans des restes stellaires sombres. Mais lorsqu'une naine blanche est en orbite avec une autre star, les scientifiques soupçonnent qu'il peut devenir une supernova de type 1a, explique le co-auteur de l'étude Priyam Das, astrophysicien à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud à Canberra, en Australie. La naine blanche siphons masse de son compagnon, de plus en plus dense, dit Das.
Ce qui se passe ensuite, c'est un mystère, explique Carles Badenes, astrophysicien à l'Université de Pittsburgh qui n'était pas impliquée dans l'étude. Une théorie indique que la naine blanche vole la masse jusqu'à ce qu'elle s'approche de la limite de Chandrasekhar – la masse maximale qu'une naine blanche peut atteindre avant de s'effondrer sur elle-même, environ 1,4 fois la masse du soleil. À ce stade, le nain blanc devient instable, déclenchant une énorme explosion.
Mais les observations de plusieurs supernovas de type 1A suggèrent qu'elles proviennent d'étoiles qui n'étaient pas près de la limite de Chandrasekhar, dit Das. «Alors le problème est, comment explosez-vous?» Une réponse est venue d'une image – l'un des instantanés la plus haute résolution de tout reste de supernova – capturé par Das et ses collaborateurs dans le très grand télescope du Chili.
Obtenir suffisamment de données pour créer une image aussi haute résolution n'a pas été facile. «Cela doit être une nuit très sombre. Je ne pouvais pas avoir de lune dans le ciel nocturne», explique Das. Il ne pouvait pas non plus être trop nuageux ou brumeux. Après avoir collecté des données pendant 39 nuits sur deux ans, l'équipe a finalement eu une image claire d'un supernova reste à 160 000 années-lumière dans le grand nuage Magellanic, une petite galaxie voisine de la Voie lactée. Ce reste avait une structure surprenante: deux coquilles de calcium se déplaçant de l'endroit où se trouvait le nain blanc.
«Il est très, très difficile d'expliquer cela avec une explosion quasi-chandrasékhar», explique Badenes. Une seule explosion ne devrait générer qu'une seule coquille de calcium. Mais la structure du calcium en couches peut s'expliquer par la théorie de la double détonation.
Cette théorie implique le nain blanc volant de l'hélium pour créer une couverture hautement combustible autour de lui-même. La couverture explose bien avant que le nain n'atteigne la limite de Chandrasekhar. L'onde de choc qui a suivi déclenche une deuxième explosion plus grande, créant une supernova. Chaque explosion crée une vague de calcium, conduisant à la structure à double coquille que DAS et ses collègues ont observé. C'était le «pistolet fumant» pour la théorie de la double explosion, dit Badenes.
Tous les supernovas de type 1A ne se forment pas de cette façon, dit Das. Ils se forment probablement à travers de nombreux itinéraires, ce qui est surprenant étant donné leur luminosité incroyablement prévisible. Cette caractéristique les rend utiles en tant que bandes de mesure cosmiques, une méthode qui a aidé à découvrir l'expansion d'accélération de l'univers, qui a remporté le prix Nobel en 2011.
Comprendre les origines de ces explosions cosmiques, dit Das, pourrait faire la lumière sur les raisons pour lesquelles ces supernovas brillent si de manière fiable.
