Depuis des décennies, les astronomes ont connu des explosions irrégulières du système d'étoiles doubles V745 Sco, qui est situé à environ 25, 000 années-lumière de la Terre. Les astronomes ont été pris par surprise lorsque des explosions précédentes de ce système ont été observées en 1937 et 1989. Lorsque le système est entré en éruption le 6 février, 2014, cependant, les scientifiques étaient prêts à observer l'événement avec une série de télescopes, dont l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

V745 Sco est un système stellaire binaire composé d'une étoile géante rouge et d'une naine blanche verrouillées ensemble par gravité. Ces deux objets stellaires orbitent si étroitement l'un autour de l'autre que les couches externes de la géante rouge sont éloignées par la force gravitationnelle intense de la naine blanche. Ce matériau tombe progressivement à la surface de la naine blanche. Heures supplémentaires, suffisamment de matière peut s'accumuler sur la naine blanche pour déclencher une explosion thermonucléaire colossale, provoquant un éclaircissement dramatique du binaire appelé nova. Les astronomes ont vu le V745 Sco s'estomper d'un facteur mille à la lumière optique au cours d'environ 9 jours.

Les astronomes ont observé le V745 Sco avec Chandra un peu plus de deux semaines après l'explosion de 2014. Leur principale découverte était qu'il semblait que la plupart des matériaux éjectés par l'explosion se dirigeaient vers nous. Pour expliquer cela, une équipe de scientifiques de l'INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, l'Université de Palerme, et le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a construit un modèle informatique en trois dimensions (3D) de l'explosion, et ajusté le modèle jusqu'à ce qu'il explique les observations. Dans ce modèle, ils incluaient un grand disque de gaz froid autour de l'équateur du binaire causé par la naine blanche tirant sur un vent de gaz s'éloignant de la géante rouge.

Les calculs informatiques ont montré que l'onde de choc et le matériau éjecté de l'explosion de la nova étaient probablement concentrés le long des pôles nord et sud du système binaire. Cette forme a été causée par l'onde de choc qui a frappé le disque de gaz froid autour du binaire. Cette interaction a provoqué le ralentissement de l'onde de choc et du matériau éjecté dans la direction de ce disque et la production d'un anneau en expansion de chaleur, Gaz émettant des rayons X. Les rayons X du matériau s'éloignant de nous ont été pour la plupart absorbés et bloqués par le matériau se déplaçant vers la Terre, expliquant pourquoi il semblait que la plupart du matériel se dirigeait vers nous.

Dans la figure (photo ci-dessus) montrant le nouveau modèle 3D de l'explosion, l'onde de choc est jaune, la masse éjectée par l'explosion est violette, et le disque de matière plus froide, qui est en grande partie épargné par les effets de l'onde de choc, est bleu. La cavité visible sur le côté gauche du matériau éjecté (voir la version étiquetée) est le résultat du ralentissement des débris de la surface de la naine blanche lorsqu'elle frappe la géante rouge. Ci-dessous, une image optique de l'observatoire de Siding Springs en Australie.

Une quantité extraordinaire d'énergie a été libérée lors de l'explosion, équivalent à environ 10 millions de milliards de bombes à hydrogène. Les auteurs estiment que des matériaux pesant environ un dixième de la masse terrestre ont été éjectés.

Alors que ce rot de la taille d'une étoile était impressionnant, la quantité de masse éjectée était encore bien inférieure à la quantité que les scientifiques calculent nécessaire pour déclencher l'explosion. Cela signifie que malgré les explosions récurrentes, une quantité substantielle de matière s'accumule à la surface de la naine blanche. Si suffisamment de matière s'accumule, la naine blanche pourrait subir une explosion thermonucléaire et être complètement détruite. Les astronomes utilisent ces supernovas dites de type Ia comme marqueurs de distance cosmique pour mesurer l'expansion de l'Univers.

Les scientifiques ont également pu déterminer la composition chimique du matériau expulsé par la nova. Leur analyse de ces données implique que la naine blanche est principalement composée de carbone et d'oxygène.

Une impression 3D du modèle a également été créée (photo ci-dessous). Cette impression 3D a été simplifiée et imprimée en deux parties, l'onde de choc (représentée ici en gris) et le matériau éjecté (représenté ici en jaune).

Un article décrivant ces résultats a été publié le 1er février numéro 2017 du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society et est disponible en ligne. Les auteurs sont Salvatore Orlando de l'INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo en Italie, Jeremy Drake du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, MA et Marco Miceli de l'Université de Palerme.