Lorsque le satellite Transiting Exoplanet Survey de la NASA a été lancé dans l'espace en avril 2018, il l'a fait avec un objectif précis :rechercher dans l'univers de nouvelles planètes.

Mais dans des recherches récemment publiées, une équipe d'astronomes de l'Ohio State University a montré que l'enquête, surnommé TESS, pourrait également être utilisé pour surveiller un type particulier de supernova, donnant aux scientifiques plus d'indices sur les causes de l'explosion des étoiles naines blanches et sur les éléments que ces explosions laissent derrière eux.

"Nous savons depuis des années que ces étoiles explosent, mais nous avons des idées terribles de pourquoi ils explosent, " a déclaré Patrick Vallely, auteur principal de l'étude et étudiant diplômé en astronomie de l'État de l'Ohio. "L'important ici est que nous sommes en mesure de montrer que cette supernova n'est pas compatible avec le fait d'avoir une naine blanche (prendre la masse) directement à partir d'un compagnon stellaire standard et d'y exploser - le genre d'idée standard qui avait conduit les gens à essayer pour trouver des signatures d'hydrogène en premier lieu. parce que la courbe de lumière TESS ne montre aucune preuve de l'explosion frappant la surface d'un compagnon, et parce que les signatures d'hydrogène dans les spectres SALT n'évoluent pas comme les autres éléments, nous pouvons exclure ce modèle standard."

Leurs recherches, détaillé dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , représente les premiers résultats publiés sur une supernova observée à l'aide de TESS, et ajouter de nouvelles idées aux théories de longue date sur les éléments laissés après l'explosion d'une étoile naine blanche en une supernova.

Ces éléments ont longtemps troublé les astronomes.

Une naine blanche explose en un type spécifique de supernova, un 1a, après avoir recueilli la masse d'une étoile compagne proche et être devenu trop gros pour rester stable, croient les astronomes. Mais si c'est vrai, alors l'explosion devrait, les astronomes ont théorisé, laisser derrière eux des oligo-éléments d'hydrogène, un élément crucial des étoiles et de l'univers entier. (étoiles naines blanches, par leur nature, ont déjà brûlé leur propre hydrogène et ne seraient donc pas une source d'hydrogène dans une supernova.)

Mais jusqu'à cette observation basée sur TESS d'une supernova, les astronomes n'avaient jamais vu ces traces d'hydrogène après l'explosion :cette supernova est la première du genre dans laquelle les astronomes ont mesuré l'hydrogène. Cet hydrogène, rapporté pour la première fois par une équipe des Observatoires de la Carnegie Institution for Science, pourrait changer la nature de ce que les astronomes savent des supernovae naines blanches.

"La chose la plus intéressante à propos de cette supernova particulière est l'hydrogène que nous avons vu dans ses spectres (les éléments laissés par l'explosion), ", a déclaré Vallely. "Nous recherchons de l'hydrogène et de l'hélium dans les spectres de ce type de supernova depuis des années. Ces éléments nous aident à comprendre ce qui a causé la supernova en premier lieu."

L'hydrogène pourrait signifier que la naine blanche a consommé une étoile proche. Dans ce scénario, la deuxième étoile serait une étoile normale au milieu de sa durée de vie, pas une deuxième naine blanche. Mais lorsque les astronomes ont mesuré la courbe de lumière de cette supernova, la courbe indiquait que la deuxième étoile était en fait une deuxième naine blanche. Alors d'où vient l'hydrogène ?

Professeur d'Astronomie Kris Stanek, Conseiller de Vallely à Ohio State et co-auteur de cet article, dit qu'il est possible que l'hydrogène provienne d'une étoile compagne - un étalon, étoile ordinaire, mais il pense qu'il est plus probable que l'hydrogène provienne d'une troisième étoile qui se trouve à proximité de la naine blanche qui explose et qui a été consommée par hasard dans la supernova.

"Nous penserions que parce que nous voyons cet hydrogène, cela signifie que la naine blanche a consommé une deuxième étoile et a explosé, mais sur la base de la courbe de lumière que nous avons vue de cette supernova, ce n'est peut-être pas vrai, " dit Stanek.

« Sur la base de la courbe de lumière, la chose la plus probable qui s'est produite, nous pensons, est que l'hydrogène pourrait provenir d'une troisième étoile du système, " Stanek a ajouté. " Donc le scénario qui prévaut, au moins dans l'État de l'Ohio en ce moment, est que le moyen de créer une supernova de type Ia (prononcé 1-A) consiste à faire interagir deux étoiles naines blanches, voire à entrer en collision. Mais aussi avoir une troisième étoile qui fournit l'hydrogène."

Pour la recherche de l'État de l'Ohio, Vallée, Stanek et une équipe d'astronomes du monde entier ont combiné les données de TESS, un télescope de 10 centimètres de diamètre, avec les données du All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN en abrégé.) ASAS-SN est dirigé par l'État de l'Ohio et est composé de petits télescopes du monde entier surveillant le ciel à la recherche de supernovae dans des galaxies lointaines.

TESS, par comparaison, est conçu pour rechercher dans le ciel des planètes dans notre galaxie voisine et pour fournir des données beaucoup plus rapidement que les télescopes satellites précédents. Cela signifie que l'équipe de l'Ohio State a pu utiliser les données de TESS pour voir ce qui se passait autour de la supernova dans les premiers instants après son explosion, une opportunité sans précédent.

L'équipe a combiné les données de TESS et ASAS-SN avec les données du grand télescope sud-africain pour évaluer les éléments laissés dans le sillage de la supernova. Ils y ont trouvé à la fois de l'hydrogène et de l'hélium, deux indicateurs que l'étoile en explosion avait en quelque sorte consommé une étoile compagne proche.

"Ce qui est vraiment cool avec ces résultats, c'est lorsque nous combinons les données, nous pouvons apprendre de nouvelles choses, " dit Stanek. " Et cette supernova est le premier cas excitant de cette synergie. "

La supernova observée par cette équipe était de type Ia, un type de supernova qui peut se produire lorsque deux étoiles sont en orbite l'une autour de l'autre, ce que les astronomes appellent un système binaire. Dans certains cas de supernova de type I, l'une de ces étoiles est une naine blanche.

Une naine blanche a brûlé tout son combustible nucléaire, ne laissant qu'un noyau très chaud. (Les températures des naines blanches dépassent 100, 000 degrés Kelvin—près de 200, 000 degrés Fahrenheit.) À moins que l'étoile ne grossisse en volant des morceaux d'énergie et de matière à une étoile proche, la naine blanche passe le prochain milliard d'années à se refroidir avant de se transformer en un morceau de carbone noir.

Mais si la naine blanche et une autre étoile sont dans un système binaire, la naine blanche prend lentement la masse de l'autre étoile jusqu'à ce que, finalement, la naine blanche explose en supernova.

Les supernovae de type I sont importantes pour la science spatiale - elles aident les astronomes à mesurer la distance dans l'espace, et aidez-les à calculer à quelle vitesse l'univers s'étend (une découverte si importante qu'elle a remporté le prix Nobel de physique en 2011.)

"Ce sont le type de supernova le plus célèbre - ils ont conduit à la découverte de l'énergie noire dans les années 1990, " dit Vallely. " Ils sont responsables de l'existence de tant d'éléments dans l'univers. Mais nous ne comprenons pas vraiment bien la physique derrière eux. Et c'est ce que j'aime vraiment dans la combinaison de TESS et ASAS-SN ici, que nous pouvons construire ces données et les utiliser pour en savoir un peu plus sur ces supernovae. »

Les scientifiques s'accordent généralement à dire que l'étoile compagne conduit à une supernova naine blanche, mais le mécanisme de cette explosion, et le maquillage de la compagne star, sont moins clairs.

Cette trouvaille, Stanek a dit, fournit des preuves que l'étoile compagne dans ce type de supernova est probablement une autre naine blanche.

"Nous voyons quelque chose de nouveau dans ces données, et il aide à notre compréhension du phénomène de supernova Ia, " a-t-il dit. " Et nous pouvons expliquer tout cela en termes de scénarios que nous avons déjà - nous avons juste besoin de permettre à la troisième étoile dans ce cas d'être la source de l'hydrogène. "