Concept d'artiste d'une étoile supergéante bleue qui existait autrefois à l'intérieur d'un amas de jeunes étoiles dans la galaxie spirale NGC 3938, situé à 65 millions d'années-lumière. Il a explosé en supernova en 2017, et des photos d'archives du télescope spatial Hubble ont été utilisées pour localiser l'étoile progénitrice condamnée, tel qu'il avait l'air en 2007. L'étoile peut avoir été aussi massive que 50 soleils et brûlé à un rythme effréné, le rendant plus chaud et plus bleu que notre soleil. C'était tellement chaud, il avait perdu ses couches externes d'hydrogène et d'hélium. Quand il a explosé en 2017, les astronomes l'ont classé comme une supernova de type Ic en raison du manque d'hydrogène et d'hélium dans le spectre de la supernova. Dans un scénario alternatif (non illustré ici), un compagnon binaire de l'étoile massive peut avoir retiré ses couches d'hydrogène et d'hélium. Crédit :NASA/ESA/J. OLMSTED (STScI)
Les astronomes ont peut-être finalement découvert l'ancêtre tant recherché d'un type spécifique d'étoile en explosion en passant au crible les données d'archives du télescope spatial Hubble de la NASA et en effectuant des observations de suivi à l'aide de l'observatoire W. M. Keck à Hawaï.
La supernova, connu sous le nom de type Ic, On pense qu'il explose après qu'une étoile massive s'est détachée ou a été dépouillée de ses couches externes d'hydrogène et d'hélium.
Ces étoiles sont parmi les plus massives connues, au moins 30 fois plus massives que notre propre Soleil. Même après avoir perdu une partie de leur matériel tard dans la vie, elles restent très grandes et lumineuses.
C'était donc un mystère de savoir pourquoi les astronomes n'avaient pas pu attraper une de ces étoiles dans les images pré-explosion.
Finalement, en 2017, les astronomes ont eu de la chance. Une étoile proche a terminé sa vie en tant que supernova de type Ic. Deux équipes d'astronomes se sont penchées sur les archives d'images de Hubble pour découvrir l'étoile précurseur présumée sur des photos pré-explosion prises en 2007. La supernova, catalogué comme SN 2017ein, est apparu près du centre de la galaxie spirale voisine NGC 3938, situé à environ 65 millions d'années-lumière.
Cette découverte pourrait fournir des informations importantes sur l'évolution stellaire, y compris la façon dont les masses d'étoiles sont distribuées lorsqu'elles naissent par lots.
"Trouver un véritable géniteur d'une supernova Ic est un grand prix de la recherche de géniteurs, " a déclaré Schuyler Van Dyk du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena, chercheur principal d'une des équipes. "Nous avons maintenant pour la première fois un objet candidat clairement détecté."
L'article de son équipe a été publié en juin dans Le Journal d'Astrophysique .
Une deuxième équipe dirigée par Charles Kilpatrick de l'Université de Californie, Santa Cruz, a également observé la supernova en juin 2017 en images infrarouges, qui ont été capturés à l'aide du puissant système d'optique adaptative de l'observatoire Keck combiné à son spectrographe d'imagerie infrarouge à suppression d'OH (OSIRIS). L'équipe de Kilpatrick a ensuite analysé les mêmes photos d'archives de Hubble que l'équipe de Van Dyk pour découvrir la source possible. Une analyse des couleurs de l'objet montre qu'il est bleu et extrêmement chaud.
"Cette supernova s'est produite dans une partie surpeuplée de sa galaxie hôte. Lorsque nous avons regardé une image du télescope spatial Hubble avant l'explosion, les étoiles semblaient serrées les unes contre les autres, " a déclaré Kilpatrick. " Cette découverte n'a été rendue possible que parce que nous avons pu utiliser l'observatoire Keck pour localiser la supernova dans sa galaxie hôte. L'image à très haute résolution de Keck nous a permis de déterminer avec une grande précision l'endroit exact où l'explosion s'est produite. Cet endroit a atterri juste au-dessus d'un single, très bleu, et objet lumineux dans l'image de Hubble avant l'explosion."
Cette image du télescope spatial Hubble de la NASA de la galaxie spirale voisine NGC 3938 montre l'emplacement de la supernova 2017ein, dans un bras en spirale près du noyau brillant. L'étoile éclatée est une supernova de type Ic, pensé pour exploser après que son étoile massive se soit débarrassé ou ait été dépouillé de ses couches externes d'hydrogène et d'hélium. Les étoiles progénitrices des supernovas de type Ic ont été difficiles à trouver. Mais les astronomes passant au crible les images d'archives de Hubble ont peut-être découvert l'étoile qui a explosé en tant que supernova 2017ein. L'emplacement de l'étoile progénitrice candidate est indiqué dans la zone de retrait en bas à gauche, prise en 2007. L'objet brillant dans la boîte en bas à droite est une image en gros plan de la supernova, prise par Hubble en 2017, peu de temps après l'explosion stellaire. NGC 3938 réside à 65 millions d'années-lumière dans la constellation de la Grande Ourse. L'image Hubble de NGC 3938 a été prise en 2007. Crédit :NASA/ESA/S. VAN DYK (CALTECH)/W. LI (UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE)
Les résultats de l'équipe de Kilpatrick, paru dans le 21 octobre, 2018, question de la Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , est conforme aux conclusions de l'équipe précédente.
"Nous avons eu la chance que la supernova soit à proximité et très lumineuse, environ 5 à 10 fois plus lumineuses que les autres supernovas de type Ic, ce qui a peut-être rendu l'ancêtre plus facile à trouver, " a déclaré Kilpatrick. " Les astronomes ont observé de nombreuses supernovas de type Ic, mais ils sont tous trop loin pour que Hubble les résolve. Vous avez besoin d'un de ces énormes, étoiles brillantes dans une galaxie voisine pour s'éteindre. Il semble que la plupart des supernovas de type Ic soient moins massives et donc moins lumineuses, et c'est la raison pour laquelle nous n'avons pas pu les trouver."
Parce que l'objet est bleu et exceptionnellement chaud, les deux équipes suggèrent deux possibilités pour l'identité de la source. L'ancêtre pourrait être une seule étoile lourde entre 45 et 55 fois plus massive que notre Soleil.
Une autre idée est qu'il pourrait s'agir d'un système d'étoiles binaires massives dans lequel l'une des étoiles pèse entre 60 et 80 masses solaires et l'autre environ 48 soleils. Dans ce dernier scénario, les étoiles sont en orbite étroite et interagissent les unes avec les autres. L'étoile la plus massive est dépouillé de ses couches d'hydrogène et d'hélium par le proche compagnon, et finit par exploser en supernova.
La possibilité d'un système massif à double étoile est une surprise. "Ce n'est pas ce que l'on attend des modèles actuels, qui appellent des systèmes d'ancêtres binaires interagissant de masse inférieure, ", a déclaré Van Dyk.
Les attentes sur l'identité des progéniteurs des supernovas de type Ic ont été un casse-tête. Les astronomes savaient que les supernovas manquaient d'hydrogène et d'hélium, et a initialement proposé que certaines grosses étoiles se débarrassent de ce matériau dans un vent fort (un flux de particules chargées) avant d'exploser.
Quand ils n'ont pas trouvé les étoiles progénitrices, qui aurait dû être extrêmement massif et lumineux, ils ont suggéré une deuxième méthode pour produire les étoiles qui explosent qui implique une paire d'orbites rapprochées, étoiles binaires de masse inférieure. Dans ce scénario, l'étoile la plus lourde est dépouillée de son hydrogène et de son hélium par son compagnon. Mais l'étoile "dénudée" est encore assez massive pour finalement exploser en tant que supernova de type Ic.
"Démêler ces deux scénarios de production de supernovas de type Ic a un impact sur notre compréhension de l'évolution stellaire et de la formation des étoiles, y compris comment les masses d'étoiles sont distribuées à leur naissance, et combien d'étoiles se forment dans les systèmes binaires en interaction, " a expliqué Ori Fox du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, un membre de l'équipe de Van Dyk. "Et ce sont des questions que les astronomes qui étudient les supernovas ne veulent pas seulement savoir, mais tous les astronomes sont après. "
Les supernovas de type Ic ne sont qu'une classe d'étoiles explosives. Elles représentent 21% des étoiles massives qui explosent à cause de l'effondrement de leur noyau.
Les équipes avertissent qu'elles ne seront pas en mesure de confirmer l'identité de la source tant que la supernova ne s'estompera pas dans environ deux ans. Les astronomes espèrent utiliser Hubble ou le prochain télescope spatial James Webb de la NASA pour voir si l'étoile progénitrice candidate a disparu ou s'est considérablement atténuée. Ils pourront également séparer la lumière de la supernova de celle des étoiles dans son environnement pour calculer une mesure plus précise de la luminosité et de la masse de l'objet.
