Des observations révolutionnaires réalisées par une équipe dirigée par Cornell révèlent des éruptions énergétiques répétées provenant d’un cadavre stellaire suite à l’explosion d’une étoile, remettant en question les théories existantes sur la mort stellaire et soulignant le rôle possible des trous noirs ou des étoiles à neutrons dans des phénomènes aussi rares et intenses.
La disparition explosive d’une étoile lointaine a laissé derrière elle un cadavre stellaire actif, qui serait à l’origine de multiples éruptions énergétiques détectées sur plusieurs mois. Cet événement, un phénomène que les astronomes n’avaient jamais vu auparavant, a été rapporté par une équipe dirigée par l’Université Cornell dans une étude récemment publiée dans la revue Nature.
Les éclairs brillants et brefs – aussi courts que quelques minutes et aussi puissants que l’explosion initiale 100 jours plus tard – sont apparus à la suite d’un type rare de cataclysme stellaire que les chercheurs avaient entrepris de découvrir, connu sous le nom d’éclat lumineux. transitoire optique bleu rapide, ou LFBOT.
Depuis leur découverte en 2018, les astronomes ont spéculé sur ce qui pourrait provoquer de telles explosions extrêmes, qui sont bien plus brillantes que les extrémités violentes que connaissent généralement les étoiles massives, mais s’estompent en quelques jours au lieu de quelques semaines. L’équipe de recherche estime que l’activité de l’éruption jusqu’alors inconnue, qui a été étudiée par 15 télescopes à travers le monde, confirme que le moteur doit être un cadavre stellaire : un trou noir ou étoile à neutrons.
Un événement astronomique unique : AT2022tsd
« Nous ne pensons pas que quelque chose d’autre puisse produire ce genre d’éruptions », a déclaré Anna YQ Ho, professeur adjoint d’astronomie au Collège des Arts et des Sciences. « Cela met fin à des années de débat sur les causes de ce type d’explosion et révèle une méthode inhabituellement directe pour étudier l’activité des cadavres stellaires. »
Ho est le premier auteur d’une étude récente publiée avec plus de 70 co-auteurs qui ont contribué à caractériser le LFBOT officiellement étiqueté AT2022tsd et surnommé « le diable de Tasmanie », ainsi que les impulsions lumineuses qui en ont résulté, vues à environ un milliard d’années-lumière de la Terre.
Ho a écrit le logiciel qui a signalé l’événement en septembre 2022, tout en passant au crible un demi-million de changements, ou transitoires, détectés quotidiennement lors d’une étude du ciel menée par la Zwicky Transient Facility, basée en Californie.
Puis, en décembre 2022, tout en surveillant régulièrement l’explosion en voie de disparition, Ho et ses collaborateurs Daniel Perley de l’Université John Moores de Liverpool en Angleterre et Ping Chen de l’Institut des sciences Weizmann en Israël se sont rencontrés pour examiner les nouvelles observations menées et analysées par Ping – un ensemble de cinq images, chacune s’étalant sur plusieurs minutes. Le premier n’a rien montré, comme prévu, mais le second a capté de la lumière, suivi d’un pic intensément lumineux dans l’image centrale qui a rapidement disparu.
« Personne ne savait vraiment quoi dire », se souvient Ho. « Nous n’avions jamais rien vu de tel auparavant – quelque chose d’aussi rapide et avec une luminosité aussi forte que l’explosion initiale des mois plus tard – dans une supernova ou un FBOT. Nous n’avions jamais vu cela, point barre, en astronomie.
Pour étudier plus en détail ce brusque éclaircissement, les chercheurs ont engagé des partenaires qui ont contribué aux observations de plus d’une douzaine d’autres télescopes, dont un équipé d’une caméra à grande vitesse. L’équipe a passé au peigne fin les données antérieures et s’est efforcée d’exclure d’autres sources de lumière possibles. Leur analyse a finalement confirmé au moins 14 impulsions lumineuses irrégulières sur une période de 120 jours, probablement seulement une fraction du nombre total, a déclaré Ho.
« Étonnamment, au lieu de s’estomper régulièrement comme on pourrait s’y attendre, la source s’est brièvement éclaircie encore – et encore et encore », a-t-elle déclaré. « Les LFBOT sont déjà une sorte d’événement étrange et exotique, donc c’était encore plus étrange. »
Implications pour l’évolution stellaire et les cataclysmes
Les processus exacts à l’œuvre – peut-être un trou noir canalisant des jets de matière stellaire vers l’extérieur à une vitesse proche de la vitesse de la lumière – continuent d’être étudiés. Ho espère que la recherche fera progresser des objectifs de longue date consistant à déterminer comment les propriétés des étoiles dans la vie peuvent prédire la manière dont elles mourront et le type de cadavre qu’elles produiront.
Dans le cas des LFBOT, une rotation rapide ou un champ magnétique puissant sont probablement des éléments clés de leurs mécanismes de lancement, a déclaré Ho. Il est également possible qu’il ne s’agisse pas du tout de supernovas conventionnelles, mais plutôt déclenchées par la fusion d’une étoile avec un trou noir.
« Nous pourrions assister à un canal complètement différent pour les cataclysmes cosmiques », a-t-elle déclaré.
Ces explosions inhabituelles promettent de fournir de nouvelles informations sur les cycles de vie stellaires, généralement observés uniquement dans des instantanés de différentes étapes – étoile, explosion, restes – et non dans le cadre d’un système unique, a déclaré Ho. Les LFBOT peuvent offrir l’occasion d’observer une étoile en train de passer à sa vie après la mort.
« Parce que le cadavre n’est pas simplement assis là, il est actif et fait des choses que nous pouvons détecter », a déclaré Ho. « Nous pensons que ces fusées éclairantes pourraient provenir d’un de ces cadavres nouvellement formés, ce qui nous permet d’étudier leurs propriétés lorsqu’ils viennent de se former. »
