Les astronomes ont repéré une étoile lointaine qui semble avoir explosé deux fois. L'explosion pourrait être la toute première « superkilonova » connue – une chimère d'une supernova et d'une fusion d'étoiles à neutrons, rapportent des chercheurs dans le 20 décembre. Lettres de journaux astrophysiques.
« La raison pour laquelle cela serait étonnant si c'était vrai est que cela produirait des objets que nous n'avons jamais vus auparavant dans l'univers », explique l'astronome Cole Miller de l'Université du Maryland à College Park, qui n'a pas participé à l'étude.
En août, l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser (LIGO), basé aux États-Unis, et le détecteur Virgo en Italie ont détecté des ondulations dans l'espace-temps provenant d'une paire d'étoiles à neutrons fusionnant à environ 1,8 milliard d'années-lumière.
Une chose ressortait de ce signal : au moins une des étoiles à neutrons semblait avoir moins de masse que le soleil.
« C'était vraiment déroutant », explique Mansi Kasliwal, astronome de Caltech. La physique stellaire prédit que les étoiles à neutrons – des amas ultradenses de cendres stellaires laissées après l’explosion d’étoiles massives sous forme de supernovas – devraient avoir une masse supérieure à environ 1,4 fois celle du soleil. Et toutes les autres étoiles à neutrons découvertes par les astronomes sont plus massives que le Soleil.
Kasliwal et ses collègues ont suivi l'événement à l'Observatoire Palomar en Californie. En quelques heures, ils ont découvert une traînée de lumière rouge qui semblait provenir de la même distance et de la même direction que la fusion. Onze autres observatoires ont collecté des données dans une gamme de longueurs d'onde lumineuses au cours des jours suivants.
L’événement ressemblait initialement à une autre fusion d’étoiles à neutrons survenue en 2017. La richesse des données collectées par des dizaines d’observatoires au cours de cet événement a montré qu’elle avait produit une kilonova, caractérisée par la lueur d’éléments lourds tels que l’or et le platine forgés alors que les noyaux atomiques engloutissent les neutrons.
Le nouvel événement était rougeâtre et s’est estompé rapidement, caractéristiques qu’il partageait avec l’événement de 2017, explique Kasliwal. Mais au fil des jours, l’objet a recommencé à s’éclaircir et à montrer des signes de présence d’hydrogène, un trait plus caractéristique d’une supernova.
« C'est à ce moment-là que nous avons réalisé que si vous réunissiez ces deux éléments, cela pourrait être une kilonova à l'intérieur d'une supernova », ou une superkilonova, explique Kasliwal.
Elle et ses collègues proposent qu'une étoile ait explosé dans une supernova et ait laissé derrière elle une étoile à neutrons en rotation rapide. Cette étoile à neutrons tournoyante s'est peut-être ensuite divisée en deux étoiles plus petites, ou elle aurait pu former un disque rotatif regroupé en étoiles à neutrons plus petites, comme la façon dont les planètes se forment à partir d'un disque poussiéreux entourant un jeune soleil. Dans les deux cas, les étoiles à neutrons plus petites auraient pu entrer en collision les unes avec les autres, produisant la kilonova.
Miller n'est pas encore convaincu. Le signal d’onde gravitationnelle pourrait provenir d’un bruit terrestre, comme celui d’un camion passant devant les détecteurs. Une analyse plus approfondie de LIGO éliminera ou non cette possibilité. Il n’est pas non plus clair si la source de lumière provient réellement du même événement que les ondes gravitationnelles.
« Les preuves actuelles indiquent-elles que vous allez vendre votre maison pour acheter des billets pour [the superkilonova theory]? Non », dit Miller. « Mais c'est possible. »
Kasliwal convient que les preuves pourraient être plus solides. «Nous essayons d'être très prudents en disant qu'il s'agit d'un candidat et non d'une preuve irréfutable», dit-elle. La meilleure façon de confirmer l’hypothèse serait de trouver d’autres événements similaires, de préférence plus proches de la Terre.
Mais ces découvertes pourraient prendre du temps à venir. Cette nouvelle découverte n’est que la deuxième kilonova jamais observée avec des ondes électromagnétiques et gravitationnelles.
«Cela signifie que la nature ne fait pas cela tout le temps», explique Kasliwal. « J'aimerais que nous en ayons un par jour. Mais il fait ce qu'il fait, et ceux-ci sont relativement rares. »
