Conception d'artiste du système géniteur d'une supernova de type Ia. Une naine blanche (petit point au centre du disque à droite) vole de la matière à une étoile compagne (à gauche). Quand ça vole trop de matière, la naine blanche explose. Cette explosion de supernova se heurte à l'étoile compagnon, provoquant une augmentation de la luminosité pendant quelques jours. Crédit :NASA
Les astronomes de l'observatoire de Las Cumbres (LCO) font partie d'une équipe internationale de scientifiques qui ont utilisé le satellite Kepler de la NASA pour apercevoir une supernova de type Ia quelques minutes après l'explosion. La supernova, nommé SN 2018oh, était plus brillant que prévu au cours des premiers jours. L'augmentation de la luminosité est une indication qu'elle a percuté une étoile compagne proche. Cela s'ajoute au corpus croissant de preuves que certains, mais pas tout, de ces supernovae thermonucléaires ont une grande étoile compagne qui déclenche l'explosion.
Observatoire de Las Cumbres (LCO), basé à Goleta, Californie, est un réseau mondial de 21 télescopes robotiques qui ont obtenu certaines des meilleures données caractérisant la supernova à l'appui de la mission de la NASA. Wenxiong Li, l'auteur principal de l'un des trois articles publiés aujourd'hui sur la découverte, était basé à LCO lorsque la plupart des recherches étaient en cours. Cinq autres astronomes du LCO, qui sont affiliés à l'Université de Californie Santa Barbara (UCSB), a également contribué à deux des articles.
Il est essentiel de comprendre les origines des supernovae de type Ia, car elles sont utilisées comme bougies standard pour cartographier les distances en cosmologie. Ils ont été utilisés pour découvrir l'énergie noire, la force mystérieuse faisant accélérer l'univers dans son expansion. Les astronomes savent depuis longtemps qu'une supernova est l'explosion d'une étoile naine blanche dense (une naine blanche a la masse du soleil, mais seulement le rayon de la Terre; une cuillère à café d'une naine blanche pèserait environ 23 000 livres) Ce qui déclenche l'explosion est moins bien compris. Une théorie soutient que les explosions sont la fusion de deux étoiles naines blanches. Une autre est que la deuxième étoile n'est pas du tout une naine blanche, mais une étoile de taille normale ou même géante qui ne perd qu'une partie de sa matière au profit de la naine blanche pour déclencher l'explosion. Dans cette théorie, l'explosion s'écrase ensuite sur la deuxième étoile survivante, rendant la supernova extrêmement brillante dans ses premières heures.
Tester la théorie a été jugé si important pour la NASA que certains des derniers mois de la vie du satellite Kepler ont été consacrés à la recherche de ce phénomène. La capacité de Kepler à collecter des données sur de vastes régions du ciel toutes les quelques minutes était unique et elle a permis aux scientifiques d'observer ce type de supernova aux premiers instants de l'explosion, les plus anciennes jamais observées.
Lorsque le satellite Kepler a observé une supernova, il avait besoin du soutien d'autres instruments. Parce que le satellite ne mesure que la luminosité de la lumière et ne voit qu'en noir et blanc, les astronomes ont également utilisé des télescopes au sol pour observer l'explosion de couleur et obtenir une spectroscopie pour révéler ses signatures chimiques. Les télescopes au sol ordinaires n'ont pas le champ de vision massif de Kepler et sont limités par la rotation de la Terre - les observations sont limitées à la nuit locale. Observatoire de Las Cumbres, avec son réseau de télescopes sur toute la Terre, a toujours des télescopes prêts dans l'obscurité. Le réseau LCO, comme Kepler, peut regarder au même endroit pendant 24 heures et plus.
"Les capacités de Kepler et de l'Observatoire de Las Cumbres sont si complémentaires, Cela fait des années que je rêve de les utiliser ensemble pour aborder les origines des supernovae de type Ia. C'est incroyable de le voir enfin arriver, " a déclaré Andy Howell, qui est à la tête du groupe supernova à LCO, membre du corps professoral de l'UCSB, et co-auteur sur deux des articles.
imitation d'une explosion de supernova (marron) frappant une étoile compagne. Cela fait que certains des éjectas de la supernova deviennent bleus, et crée un trou dans l'éjecta. Le résultat est une augmentation de la luminosité de la supernova peu après l'explosion. Crédit :Dan Kasen (Berkely/LBNL)
Le satellite Kepler pointe normalement vers l'arrière sur son orbite, loin de la Terre. La NASA a décidé que cela était nécessaire à la fois pour protéger l'optique du satellite des débris et pour éviter que l'éblouissement de la Terre ne submerge les détecteurs sensibles. Les cibles vues dans cette direction depuis Kepler ne sont pas visibles très longtemps depuis les télescopes au sol. Avec Kepler en fin de vie, La NASA a décidé de prendre le risque de pointer le télescope vers l'avant sur son orbite. Cela a permis à LCO de prendre des données simultanément pendant que Kepler observait la supernova.
Howell ajouté, "Cela témoigne vraiment de leur esprit de découverte à la NASA qu'ils aient pris un risque au nom de la science avec Kepler. Cela a payé."
Ce n'est pas la première fois que des distorsions dans la lumière précoce des supernovae thermonucléaires sont observées. Des effets similaires ont été observés dans les supernovae en 2012, 2014, et 2017. L'observatoire de Las Cumbres était la seule installation à avoir joué un rôle dans toutes ces études [voir l'histoire ici]. L'interprétation des résultats n'a pas toujours été simple. L'événement en 2012 avait des données clairsemées. Celui de 2014 était une supernova très inhabituelle. Celui de 2017 n'a pas réussi à correspondre aux autres prédictions théoriques associées à une supernova ayant une grande étoile compagne. Même la nouvelle supernova n'est pas sans controverse - certains scientifiques de la grande équipe internationale pensent que d'autres explications peuvent expliquer le comportement étrange et précoce de la supernova.
"C'était tellement excitant parce que c'était un cas rare qu'en tant qu'observateurs, nous devions chercher quelque chose qui avait été prédit à partir de simulations informatiques, ", a déclaré Curtis McCully, scientifique au LCO et coauteur de deux des articles.
D'autres observations de SN 2018oh et d'autres supernovae comme celle-ci pourraient régler la controverse sur son comportement étrange dans les premiers jours juste après son explosion. Alors que le Kepler de la NASA est en panne d'essence, L'Observatoire de Las Cumbres ne fait que commencer.
McCully a ajouté, "Avec de nouvelles technologies comme le réseau LCO de télescopes robotiques et le vaisseau spatial Kepler, nous sommes passés de l'ère des photographies fixes aux images animées de l'univers :c'est une période tellement excitante pour être dans l'astronomie alors que nous recherchons ce qui se passe vraiment dans la nuit."
