Quand petit, des étoiles denses appelées naines blanches explosent, ils produisent du brillant, éruptions de courte durée appelées supernovae de type Ia. Ces supernovae sont des marqueurs cosmologiques informatifs pour les astronomes, par exemple, ils ont été utilisés pour prouver que l'univers accélère son expansion.

Les naines blanches ne sont pas toutes les mêmes, allant de la moitié de la masse de notre soleil à près de 50 pour cent plus massive que notre soleil. Certaines explosent en supernovae de type Ia; d'autres meurent simplement tranquillement. Maintenant, en étudiant les "fossiles" de naines blanches longuement explosées, Les astronomes de Caltech ont découvert que très tôt dans l'univers, les naines blanches ont souvent explosé à des masses inférieures à ce qu'elles font aujourd'hui. Cette découverte indique qu'une naine blanche pourrait exploser pour diverses causes, et ne doit pas nécessairement atteindre une masse critique avant d'exploser.

Un article sur la recherche, dirigé par Evan Kirby, professeur adjoint d'astronomie, apparaît dans le Journal d'astrophysique .

Vers la fin de leur vie, une majorité d'étoiles comme notre soleil s'obscurcissent, naines blanches denses, avec toute leur masse emballée dans un espace de la taille de la Terre. Parfois, des naines blanches explosent dans ce qu'on appelle une supernova de type Ia (prononcé one-A).

On ne sait pas pourquoi certaines naines blanches explosent alors que d'autres ne le font pas. Au début des années 1900, un astrophysicien nommé Subrahmanyan Chandrasekhar a calculé que si une naine blanche avait plus de 1,4 fois la masse de notre soleil, il exploserait dans une supernova de type Ia. Cette messe a été surnommée la messe de Chandrasekhar. Bien que les calculs de Chandrasekhar aient donné une explication de l'explosion de certaines naines blanches plus massives, cela n'expliquait pas pourquoi d'autres naines blanches de moins de 1,4 masse solaire explosaient également.

L'étude des supernovae de type Ia est un processus sensible au temps; ils éclatent dans l'existence et disparaissent dans l'obscurité en quelques mois. Pour étudier les supernovae disparues et les naines blanches qui les ont produites, Kirby et son équipe utilisent une technique familièrement appelée archéologie galactique.

L'archéologie galactique est le processus de recherche de signatures chimiques d'explosions passées depuis longtemps dans d'autres étoiles. Quand une naine blanche explose dans une supernova de type Ia, il pollue son environnement galactique avec des éléments forgés lors de l'explosion, des éléments lourds comme le nickel et le fer. Plus une étoile est massive quand elle explose, les éléments les plus lourds seront formés dans la supernova. Puis, ces éléments sont incorporés dans toutes les étoiles nouvellement formées dans cette région. Tout comme les fossiles donnent aujourd'hui des indices sur des animaux qui ont depuis longtemps cessé d'exister, les quantités de nickel dans les étoiles illustrent à quel point leurs prédécesseurs à longue explosion devaient être massifs.

À l'aide du télescope Keck II, Kirby et son équipe ont d'abord examiné certaines galaxies anciennes, ceux qui ont manqué de matière pour former des étoiles au cours du premier milliard d'années de la vie de l'univers. La plupart des étoiles de ces galaxies, l'équipe a trouvé, avait une teneur en nickel relativement faible. Cela signifiait que les naines blanches éclatées qui leur ont donné ce nickel devaient avoir une masse relativement faible - à peu près aussi massive que le soleil, inférieure à la masse de Chandrasekhar.

Encore, les chercheurs ont découvert que la teneur en nickel était plus élevée dans les galaxies plus récemment formées, ce qui signifie que plus le temps s'est écoulé depuis le Big Bang, les naines blanches avaient commencé à exploser à des masses plus élevées.

"Nous avons trouvé que, dans l'univers primitif, les naines blanches explosaient à des masses plus faibles que plus tard dans la vie de l'univers, " dit Kirby. " On ne sait toujours pas ce qui a motivé ce changement. "

Il est important de comprendre les processus qui aboutissent aux supernovae de type Ia, car les explosions elles-mêmes sont des outils utiles pour effectuer des mesures de l'univers. Peu importe comment ils ont explosé, la plupart des supernovae de type Ia suivent une relation bien caractérisée entre leur luminosité et le temps qu'il leur faut pour s'estomper.

"Nous appelons les supernovae de type Ia" bougies standardisables ". Si vous regardez une bougie à distance, il aura l'air plus sombre que lorsqu'il est de près. Si vous savez à quel point il est censé être brillant de près, et vous mesurez à quel point il est brillant à distance, vous pouvez calculer cette distance, " dit Kirby. " Les supernovae de type Ia ont été très utiles pour calculer des choses comme le taux d'expansion de l'univers. Nous les utilisons tout le temps en cosmologie. Donc, il est important de comprendre d'où elles viennent et de caractériser les naines blanches qui génèrent ces explosions."

Les prochaines étapes consistent à étudier des éléments autres que le nickel, en particulier, manganèse. La production de manganèse est très sensible à la masse de la supernova qui le produit, et donne donc un moyen précis de valider les conclusions tirées par la teneur en nickel.

L'article est intitulé "Evidence for Sub-Chandrasekhar Type Ia Supernovae from Stellar Abundances in Dwarf Galaxies".