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    ALMA trouve un signe possible d'étoile à neutrons dans la supernova 1987A

    L'illustration d'artiste de Supernova 1987A montre les régions intérieures poussiéreuses des restes de l'étoile explosée (rouge), dans lequel une étoile à neutrons pourrait se cacher. Cette région intérieure est en contraste avec la coque extérieure (bleu), où l'énergie de la supernova entre en collision (verte) avec l'enveloppe de gaz éjecté de l'étoile avant sa puissante détonation. Crédit :NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

    Deux équipes d'astronomes ont présenté des arguments convaincants dans le mystère vieux de 33 ans entourant la supernova 1987A. Sur la base des observations de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) et d'une étude de suivi théorique, les scientifiques apportent un nouvel éclairage à l'argument selon lequel une étoile à neutrons se cache profondément à l'intérieur des restes de l'étoile explosée. Ce serait la plus jeune étoile à neutrons connue à ce jour.

    Depuis que les astronomes ont assisté à l'une des explosions les plus brillantes d'une étoile dans le ciel nocturne, création de Supernova 1987A (SN 1987A), ils ont cherché un objet compact qui aurait dû se former dans les restes de l'explosion.

    Parce que des particules connues sous le nom de neutrinos ont été détectées sur Terre le jour de l'explosion (23 février 1987), les astronomes s'attendaient à ce qu'une étoile à neutrons se soit formée au centre effondré de l'étoile. Mais quand les scientifiques n'ont pu trouver aucune preuve de cette étoile, ils ont commencé à se demander s'il s'était effondré par la suite dans un trou noir. Depuis des décennies, la communauté scientifique attend avec impatience un signal de cet objet qui se cache derrière un très épais nuage de poussière.

    Le blob'

    Récemment, les observations du radiotélescope ALMA ont fourni la première indication de l'étoile à neutrons manquante après l'explosion. Des images à très haute résolution ont révélé une "tache" chaude dans le noyau poussiéreux de SN 1987A, qui est plus lumineux que son environnement et correspond à l'emplacement présumé de l'étoile à neutrons.

    Des images ALMA à très haute résolution ont révélé une "tache" chaude dans le noyau poussiéreux de Supernova 1987A (en médaillon), qui pourrait être l'emplacement de l'étoile à neutrons manquante. La couleur rouge montre la poussière et le gaz froid au centre du reste de la supernova, prises aux longueurs d'onde radio avec ALMA. Les teintes vertes et bleues révèlent où l'onde de choc en expansion de l'étoile éclatée entre en collision avec un anneau de matière autour de la supernova. Le vert représente la lueur de la lumière visible, capturé par le télescope spatial Hubble de la NASA. La couleur bleue révèle le gaz le plus chaud et est basée sur les données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. L'anneau a été initialement fait pour briller par l'éclair de lumière de l'explosion d'origine. Au cours des années suivantes, le matériau de l'anneau s'est considérablement éclairci lorsque l'onde de choc de l'explosion l'a percuté. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan et R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA

    "Nous avons été très surpris de voir cette goutte chaude faite par un épais nuage de poussière dans le reste de la supernova, " a déclaré Mikako Matsuura de l'Université de Cardiff et membre de l'équipe qui a trouvé le blob avec ALMA. " Il doit y avoir quelque chose dans le nuage qui a réchauffé la poussière et qui la fait briller. C'est pourquoi nous avons suggéré qu'il y avait une étoile à neutrons cachée à l'intérieur du nuage de poussière."

    Même si Matsuura et son équipe étaient enthousiasmés par ce résultat, ils se sont interrogés sur la luminosité de la goutte. "Nous pensions que l'étoile à neutrons était peut-être trop brillante pour exister, mais Dany Page et son équipe ont publié une étude qui a indiqué que l'étoile à neutrons peut en effet être aussi brillante parce qu'elle est si jeune, " dit Matsuura.

    Dany Page est astrophysicien à l'Université nationale autonome du Mexique, qui étudie SN 1987A depuis le début. "J'étais à mi-chemin de mon doctorat quand la supernova s'est produite, " il a dit, "Ce fut l'un des plus grands événements de ma vie qui m'a fait changer le cours de ma carrière pour essayer de résoudre ce mystère. C'était comme un Saint Graal moderne."

    L'étude théorique de Page et de son équipe, publié aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique , soutient fortement la suggestion faite par l'équipe d'ALMA selon laquelle une étoile à neutrons alimente la goutte de poussière. "Malgré la complexité suprême d'une explosion de supernova et les conditions extrêmes régnant à l'intérieur d'une étoile à neutrons, la détection d'une goutte chaude de poussière est une confirmation de plusieurs prédictions, " expliqua la page.

    Ces prédictions étaient l'emplacement et la température de l'étoile à neutrons. Selon les modèles informatiques de supernova, l'explosion a « chassé » l'étoile à neutrons de son lieu de naissance avec une vitesse de centaines de kilomètres par seconde (des dizaines de fois plus rapide que la fusée la plus rapide). La goutte est exactement à l'endroit où les astronomes pensent que l'étoile à neutrons serait aujourd'hui. Et la température de l'étoile à neutrons, qui devait être d'environ 5 millions de degrés Celsius, fournit suffisamment d'énergie pour expliquer la luminosité de la goutte.

    Ce coloré, Une image multi-longueurs d'onde des restes complexes de Supernova 1987A est produite avec les données de trois observatoires différents. La couleur rouge montre la poussière et le gaz froid au centre du reste de la supernova, prises aux longueurs d'onde radio avec ALMA. Les teintes vertes et bleues révèlent où l'onde de choc en expansion de l'étoile éclatée entre en collision avec un anneau de matière autour de la supernova. Le vert représente la lueur de la lumière visible, capturé par le télescope spatial Hubble de la NASA. La couleur bleue révèle le gaz le plus chaud et est basée sur les données de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA. L'anneau a été initialement fait pour briller par l'éclair de lumière de l'explosion d'origine. Au cours des années suivantes, le matériau de l'anneau s'est considérablement éclairci lorsque l'onde de choc de l'explosion l'a percuté. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan et R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA

    Pas un pulsar ou un trou noir

    Contrairement aux attentes communes, l'étoile à neutrons n'est probablement pas un pulsar. "La puissance d'un pulsar dépend de sa vitesse de rotation et de l'intensité de son champ magnétique, qui auraient tous deux besoin d'avoir des valeurs très finement ajustées pour correspondre aux observations, " dit Page, "alors que l'énergie thermique émise par la surface chaude de la jeune étoile à neutrons correspond naturellement aux données."

    "L'étoile à neutrons se comporte exactement comme nous l'attendions, " a ajouté James Lattimer de l'Université Stony Brook à New York, et membre de l'équipe de recherche de Page. Lattimer a également suivi de près SN 1987A, ayant publié avant SN 1987A des prédictions du signal de neutrinos d'une supernova qui correspondaient par la suite aux observations. "Ces neutrinos ont suggéré qu'un trou noir ne s'est jamais formé, et de plus il semble difficile pour un trou noir d'expliquer la luminosité observée du blob. Nous avons comparé toutes les possibilités et conclu qu'une étoile à neutrons chaude est l'explication la plus probable."

    Cette étoile à neutrons mesure 25 km de large, boule extrêmement chaude de matière ultra-dense. Une cuillère à café de son matériau pèserait plus que tous les bâtiments de la ville de New York réunis. Parce qu'il ne peut avoir que 33 ans, ce serait la plus jeune étoile à neutrons jamais découverte. La deuxième plus jeune étoile à neutrons que nous connaissons est située dans le reste de la supernova Cassiopée A et a 330 ans.

    Seule une image directe de l'étoile à neutrons donnerait la preuve définitive qu'elle existe, mais pour cela, les astronomes devront peut-être attendre quelques décennies de plus jusqu'à ce que la poussière et le gaz dans le reste de la supernova deviennent plus transparents.

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