Détection d'une supernova avec une signature chimique inhabituelle par une équipe d'astronomes dirigée par Juna Kollmeier de Carnegie et incluant Nidia Morrell de Carnegie, Antoine Piro, Marc Phillips, et Josh Simon—peut détenir la clé pour résoudre le mystère de longue date qui est à l'origine de ces violentes explosions. Les observations prises par les télescopes Magellan à l'observatoire Carnegie de Las Campanas au Chili ont été cruciales pour détecter l'émission d'hydrogène qui produit cette supernova, appelé ASASSN-18tb, si distinctif.

Leurs travaux sont publiés dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

Les supernovae de type Ia jouent un rôle crucial pour aider les astronomes à comprendre l'univers. Leur brillance leur permet d'être vus à de grandes distances et d'être utilisés comme marqueurs cosmiques, qui a remporté le prix Nobel de physique en 2011. Par ailleurs, leurs violentes explosions synthétisent de nombreux éléments qui composent le monde qui nous entoure, qui sont éjectés dans la galaxie pour générer les futures étoiles et systèmes stellaires.

Bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant dans l'univers, il n'est presque jamais vu dans les explosions de supernova de type Ia. En réalité, le manque d'hydrogène est l'une des caractéristiques déterminantes de cette catégorie de supernovae et est considéré comme un indice clé pour comprendre ce qui s'est passé avant leurs explosions. C'est pourquoi voir des émissions d'hydrogène provenant de cette supernova était si surprenant.

Les supernovae de type Ia proviennent de l'explosion thermonucléaire d'une naine blanche faisant partie d'un système binaire. Mais ce qui déclenche exactement l'explosion de la naine blanche - le noyau mort laissé après qu'une étoile semblable au Soleil a épuisé son combustible nucléaire - est un grand puzzle. Une idée dominante est que, la naine blanche tire de la matière de son étoile compagne, un processus qui peut éventuellement déclencher l'explosion, mais si c'est la théorie correcte a été vivement débattue pendant des décennies.

Cela a conduit l'équipe de recherche à l'origine de cet article à lancer une étude majeure sur les supernovae de type Ia, appelée 100IAS, qui a été lancée lorsque Kollmeier discutait de l'origine de ces supernovae avec les co-auteurs de l'étude, Subo Dong de l'Université de Pékin et Doron Kushnir de l'Institut Weizmann. de la Science qui, avec Boaz Katz, collègue de Weizmann, ont avancé une nouvelle théorie pour les explosions de type Ia impliquant la collision violente de deux naines blanches.

Les astronomes étudient avidement les signatures chimiques de la matière éjectée lors de ces explosions afin de comprendre le mécanisme et les acteurs impliqués dans la création des supernovae de type Ia.

Dans les années récentes, les astronomes ont découvert un petit nombre de supernovae rares de type Ia qui sont recouvertes d'une grande quantité d'hydrogène, peut-être autant que la masse de notre Soleil. Mais à plusieurs égards, ASASSN-18tb est différent de ces événements précédents.

"Il est possible que l'hydrogène que nous voyons en étudiant ASASSN-18tb soit comme ces précédentes supernovae, mais il y a des différences frappantes qui ne sont pas si faciles à expliquer, " a déclaré Kollmeier.

D'abord, dans tous les cas précédents, ces supernovae de type Ia recouvertes d'hydrogène ont été trouvées chez des jeunes, galaxies en formation d'étoiles où beaucoup de gaz riche en hydrogène peut être présent. Mais ASASSN-18tb s'est produit dans une galaxie composée de vieilles étoiles. Seconde, la quantité d'hydrogène éjectée par ASASSN-18tb est nettement inférieure à celle observée autour de ces autres supernovae de type Ia. Cela équivaut probablement à environ un centième de la masse de notre Soleil.

"Une possibilité excitante est que nous voyions de la matière se retirer de l'étoile compagne de la naine blanche qui explose alors que la supernova la heurte, " dit Anthony Piro. " Si c'est le cas, ce serait la toute première observation d'un tel événement."

« Je cherchais cette signature depuis une décennie ! a déclaré le co-auteur Josh Simon. "Nous l'avons enfin trouvé, mais c'est si rare, qui est une pièce importante du puzzle pour résoudre le mystère de l'origine des supernovae de type Ia."

Nidia Morrell observait cette nuit-là, et elle a immédiatement réduit les données provenant du télescope et les a transmises à l'équipe, y compris au doctorat. étudiant Ping Chen, qui travaille sur 100IAS pour sa thèse et Jose Luis Prieto de l'Universidad Diego Portales, un observateur vétéran de la supernova. Chen fut le premier à remarquer qu'il ne s'agissait pas d'un spectre typique. Tous ont été complètement surpris par ce qu'ils ont vu dans le spectre de l'ASASSN-18tb.

"J'étais choqué, et je me suis dit 'est-ce que ça pourrait vraiment être de l'hydrogène ?' », se souvient Morrell.

Pour discuter de l'observation, Morrell a rencontré le membre de l'équipe Mark Phillips, un pionnier dans l'établissement de la relation – officieusement nommé d'après lui – qui permet aux supernovae de type Ia d'être utilisées comme règles standard. Phillips était convaincu :« C'est de l'hydrogène que vous avez trouvé; aucune autre explication possible.

"Il s'agit d'un programme de supernova non conventionnel, mais je suis un observateur non conventionnel - un théoricien, en fait", a déclaré Kollmeier. "C'est un projet extrêmement douloureux pour notre équipe à réaliser. Observer ces choses, c'est comme attraper un couteau, car par définition ils s'estompent de plus en plus avec le temps ! Ce n'est possible qu'à un endroit comme Carnegie où l'accès aux télescopes de Magellan nous permet de faire des activités chronophages et parfois ardues, mais des expériences cosmiques extrêmement importantes. Pas de douleur, aucun gain."