Simulation d'une supernova de type Ia dans laquelle le matériau éjecté de l'explosion (rouge) se heurte à une étoile compagne (bleu). Cette collision ajoute de la lumière ultraviolette supplémentaire à la supernova vue de la Terre. Crédit :Dan Kasen
Pour la première fois, les astronomes ont observé avec beaucoup de détails un événement cosmique qu'ils n'avaient eu qu'un aperçu auparavant :une supernova et ses éjectas explosifs s'écrasant sur une étoile compagne proche. La découverte a été rendue possible par une enquête spécialisée tirant parti des progrès récents dans la connexion de télescopes à travers le monde dans un réseau robotique.
David Sand, professeur assistant à l'Université de l'Arizona, découvert la supernova le 10 mars, 2017, dans la galaxie NGC 5643. A 55 millions d'années-lumière, c'était l'une des supernovae les plus proches découvertes ces dernières années. Désigné SN 2017cbv, il a été trouvé par l'enquête DLT40, qui signifie "Distance Less Than 40 Megaparsecs" ou 120 millions d'années-lumière. L'enquête utilise le télescope PROMPT au Chili, qui surveille environ 500 galaxies chaque nuit.
"Ce fut l'une des premières captures jamais réalisées - en une journée, peut-être même des heures, de son explosion, " dit Sand, qui a créé l'enquête DLT40 avec Stefano Valenti, professeur assistant à l'Université de Californie, Davis. Tous deux étaient auparavant chercheurs postdoctoraux à l'Observatoire de Las Cumbres, ou LCO.
Les étoiles mortes deviennent thermonucléaires
A quelques minutes de la découverte, Observations activées par le sable avec le réseau mondial de 18 télescopes robotiques de LCO. Ils sont espacés autour du globe de sorte qu'il y en ait toujours un du côté nuit de la Terre, prêt à effectuer des observations astronomiques. Cela a permis à l'équipe d'effectuer des observations immédiates et quasi continues.
SN 2017cbv est une supernova thermonucléaire (Type Ia), le genre que les astronomes utilisent pour mesurer l'accélération de l'expansion de l'univers. Les supernovae de type Ia sont connues pour être des explosions de naines blanches, les noyaux morts de ce qui était autrefois des étoiles normales.
A travers l'abîme cosmique, une supernova raconte son existence en apparaissant comme une étoile qui n'était pas là auparavant. Sa luminosité atteint son maximum en quelques jours à quelques semaines, puis s'estompe lentement au fil des semaines ou des mois.
Point bleu vif :les supernovae telles que SN 2017cbv apparaissent comme des « étoiles qui n'étaient pas là avant, ' c'est pourquoi plusieurs images prises au fil du temps sont nécessaires pour révéler leur véritable identité. SN 2017cbv se trouve à la périphérie d'une galaxie spirale appelée NGC 5643 qui se trouve à environ 55 millions d'années-lumière et a à peu près le même diamètre que la Voie lactée (~ 100, 000 années-lumière). Les données proviennent du projet mondial de supernova de l'observatoire de Las Cumbres et du Carnegie-Irvine Galaxy Survey. Crédit :B.J. Fulton/Caltech
"Pour se transformer en supernova de type Ia, une naine blanche ne peut pas être toute seule, " expliqua Sand, l'investigateur principal de l'enquête DLT40. "Il doit avoir une sorte de compagnon, et nous essayons de comprendre ce qu'est ce compagnon."
L'identité de ce compagnon fait l'objet de vifs débats depuis plus de 50 ans.
La théorie dominante au cours des dernières années est que les supernovae se produisent lorsque deux naines blanches se rapprochent l'une de l'autre et fusionnent dans une explosion cataclysmique. L'autre scénario implique une étoile normale qui n'est pas une naine blanche.
La clé des observations rapportées dans cette étude est une petite bosse dans la courbe de lumière émise par SN 2017cbv au cours des trois à quatre premiers jours, une caractéristique qui aurait été manquée sans les temps de réaction presque instantanés qui caractérisent l'enquête DLT40 :une lueur bleue éphémère de l'interaction à un niveau de détail sans précédent, révélant l'identité surprenante de la mystérieuse étoile compagne.
"Nous pensons que ce qui s'est passé ici était probablement le scénario numéro deux, " a déclaré Sand. " La bosse dans la courbe de lumière pourrait être causée par le matériau de la naine blanche qui explose alors qu'elle heurte l'étoile compagnon. "
Cette étude en déduit que la naine blanche volait de la matière à une étoile compagne beaucoup plus grande, environ 20 fois le rayon du soleil. Cela a fait exploser la naine blanche, et la collision de la supernova avec l'étoile compagne a choqué le matériau de la supernova, le chauffant à une lueur bleue qui était lourde en lumière ultraviolette. Un tel choc n'aurait pas pu être produit si le compagnon était une autre étoile naine blanche, disent les auteurs de l'étude.
"Nous recherchons cet effet - une supernova s'écrasant sur son étoile compagne - depuis qu'il a été prédit en 2010, " dit Griffin Hosseinzadeh, doctorant à l'Université de Californie, Santa Barbara, qui a dirigé l'étude, qui sera bientôt publié dans Les lettres du journal astrophysique . "Des indices ont déjà été vus, mais cette fois, les preuves sont accablantes. Les données sont belles !
Pistolet fumant :contrairement aux supernovae « ordinaires », dont l'évolution de la luminosité ultraviolette suit la courbe grise, celui-ci a augmenté en luminosité plus rapidement au cours des deux premiers jours, avant de ralentir (courbe bleue). Cette bosse dans la courbe de lumière reflète probablement le claquement de matière de la naine blanche qui explose dans une étoile compagne. Crédit :Griffin Hosseinzadeh
"Avec la capacité de l'observatoire de Las Cumbres à surveiller la supernova toutes les quelques heures, nous avons pu voir toute l'étendue de la montée et de la descente de la lueur bleue pour la première fois, " a-t-il ajouté. " Les télescopes conventionnels n'auraient eu qu'un ou deux points de données et l'auraient manqué. "
Dix-huit télescopes, répartis sur huit sites dans le monde, forment le cœur de l'Observatoire de Las Cumbres. À n'importe quel moment donné, il fait nuit quelque part dans le réseau, qui garantit qu'une supernova peut être observée sans interruption.
L'ampoule de 60 watts de la cosmologie
En raison de leur luminosité uniforme, Les supernovae de type Ia s'apparentent à une "ampoule standard de 60 watts pour la cosmologie, " et les scientifiques les utilisent comme des verges pour mesurer les distances à travers l'univers.
En moyenne, une seule supernova se déclenche en un siècle dans une galaxie comme notre Voie lactée, selon Sand. Ajoutez à cela leur caractère éphémère, et il devient clair pourquoi une campagne d'observation ciblée telle que l'enquête DLT40 et un réseau automatisé d'observatoires tels que le LCO sont essentiels à leur découverte et à leur étude. Financé par la National Science Foundation, L'enquête DLT40 a débuté en octobre 2016 et devrait se poursuivre au cours des trois prochaines années.
"La sauce secrète à cela sont les télescopes connectés de l'observatoire de Las Cumbres, " Sable a dit, ajoutant que l'enquête ne porte pas sur la quantité. "Nous nous concentrons plutôt sur quelques précieux que sur des centaines d'entre eux."
Il est probable que les supernovae de type Ia proviennent des deux types de systèmes géniteurs - deux naines blanches ou une naine blanche et une étoile en interaction "normale" - et le but de ces études est de déterminer lequel des deux processus est le plus courant, Le sable a expliqué.
"L'observation de supernovae telles que SN 2017cbv est un pas important dans cette direction, " dit-il. " Si nous les obtenons vraiment jeunes, nous pouvons avoir une meilleure idée de ces processus, qui ont des implications pour notre compréhension du cosmos, y compris l'énergie noire."
