Les trois panneaux représentent quelques instants avant, quand et après la faible supernova iPTF14gqr, visible dans le panneau du milieu, est apparu à la périphérie d'une galaxie spirale située à 920 millions d'années-lumière de nous. L'étoile massive qui est morte dans la supernova a laissé derrière elle une étoile à neutrons dans un système binaire très serré. Ces restes stellaires denses finiront par spiraler les uns dans les autres et fusionneront dans une explosion spectaculaire, émettant des ondes gravitationnelles et électromagnétiques. Crédit :NASA/JPL-Caltech/R. Blesser
Anthony Piro de Carnegie faisait partie d'une équipe d'astronomes dirigée par Caltech qui a observé la mort particulière d'une étoile massive qui a explosé dans une supernova étonnamment faible et s'estompant rapidement, créant éventuellement un système binaire d'étoiles à neutrons compact. Les travaux théoriques de Piro ont fourni un contexte crucial pour la découverte. Leurs conclusions sont publiées par Science .
Les observations faites par l'équipe Caltech - y compris l'auteur principal Kishalay De et la chercheuse principale du projet Mansi Kasliwal (elle-même une ancienne postdoctorante de Carnegie) - suggèrent que l'étoile mourante avait un compagnon invisible, qui a siphonné gravitationnellement la majeure partie de la masse de l'étoile avant qu'elle n'explose en supernova. L'explosion aurait abouti à un binaire d'étoiles à neutrons, suggérant que, pour la première fois, les scientifiques ont assisté à la naissance d'un système binaire comme celui observé pour la première fois par Piro et une équipe d'astronomes de Carnegie et de l'UC Santa Cruz en août 2017.
Une supernova se produit lorsqu'une étoile massive - au moins huit fois la masse du Soleil - épuise son combustible nucléaire, provoquant l'effondrement du noyau puis son rebond vers l'extérieur dans une puissante explosion. Après que les couches externes de l'étoile aient été détruites, tout ce qui reste est une étoile à neutrons dense, une étoile exotique de la taille d'une ville mais contenant plus de masse que le Soleil.
D'habitude, On observe que beaucoup de matière, plusieurs fois la masse du Soleil, est emportée par une supernova. Cependant, l'événement que Kasliwal et ses collègues ont observé, surnommé iPTF 14gqr, matière éjectée seulement un cinquième de la masse du Soleil.
"Nous avons vu le noyau de cette étoile massive s'effondrer, mais nous avons vu remarquablement peu de masse éjectée, " dit Kasliwal. " Nous appelons cela une supernova à enveloppe ultra-dénudée et il a longtemps été prédit qu'ils existent. C'est la première fois que nous voyons de manière convaincante l'effondrement du noyau d'une étoile massive si dépourvue de matière."
La modélisation théorique de Piro a guidé l'interprétation de ces observations. Cela a permis aux observateurs de déduire la présence de matière dense entourant l'explosion.
"Des découvertes comme celle-ci démontrent pourquoi il a été si important de construire un groupe d'astrophysique théorique à Carnegie, " dit Piro. " En combinant les observations et la théorie, nous pouvons en apprendre beaucoup plus sur ces événements incroyables."
Le fait que l'étoile ait explosé implique qu'elle devait avoir auparavant beaucoup de matière, ou son noyau n'aurait jamais grandi assez grand pour s'effondrer. Mais où se cachait la masse manquante ? Les chercheurs ont déduit que la masse doit avoir été volée par une étoile compagne compacte, comme une naine blanche, étoile à neutrons, ou trou noir.
L'étoile à neutrons laissée par la supernova a dû alors naître en orbite avec ce compagnon compact. Parce que cette nouvelle étoile à neutrons et sa compagne sont si proches l'une de l'autre, ils finiront par fusionner dans une collision. En réalité, la fusion de deux étoiles à neutrons a été observée pour la première fois en août 2017 par Piro et une équipe d'astronomes de Carnegie et de l'UC Santa Cruz, et on pense que de tels événements produisent les éléments lourds de notre univers, comme l'or, platine, et l'uranium.
L'événement a été vu pour la première fois à l'observatoire de Palomar dans le cadre de l'usine intermédiaire de Palomar Transient (iPTF), un relevé nocturne du ciel à la recherche de transitoires, ou de courte durée, événements cosmiques comme les supernovae. Parce que l'enquête iPTF surveille le ciel de très près, iPTF 14gqr a été observé dans les toutes premières heures après son explosion. Alors que la terre tournait et que le télescope Palomar se déplaçait hors de portée, les astronomes du monde entier ont collaboré pour surveiller iPTF 14gqr, observant en permanence son évolution avec un certain nombre de télescopes qui forment aujourd'hui le réseau d'observatoires Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH).
