Pour la deuxième fois seulement, les astrophysiciens ont repéré un flash spectaculaire de lumière ultraviolette (UV) accompagnant une explosion de naine blanche.

Un type de supernova extrêmement rare, l'événement est sur le point d'offrir un aperçu de plusieurs mystères de longue date, y compris ce qui fait exploser les naines blanches, comment l'énergie noire accélère le cosmos et comment l'univers crée des métaux lourds, comme le fer.

"Le flash UV nous dit quelque chose de très précis sur la façon dont cette naine blanche a explosé, " a déclaré Adam Miller, astrophysicien de la Northwestern University, qui a dirigé la recherche. "Tandis que le temps passe, le matériau explosé s'éloigne de la source. Comme ce matériau s'amincit, nous pouvons voir de plus en plus profond. Après un an, le matériau sera si fin que nous verrons jusqu'au centre de l'explosion."

À ce moment, Miller a dit, son équipe en saura plus sur la façon dont cette naine blanche - et toutes les naines blanches, qui sont des restes denses d'étoiles mortes — explosent.

L'article sera publié le 23 juillet dans The Journal d'astrophysique .

Miller est membre du Centre d'exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique de Northwestern (CIERA) et directeur du programme de bourses en science des données de la Legacy Survey of Space and Time (LSST).

Événement commun avec une touche rare

En utilisant l'installation transitoire de Zwicky en Californie, les chercheurs ont repéré pour la première fois la supernova particulière en décembre 2019, juste un jour après son explosion. L'événement, surnommé SN2019yvq, s'est produit dans une galaxie relativement proche située à 140 millions d'années-lumière de la Terre, très proche de la queue de la constellation Draco en forme de dragon.

En quelques heures, les astrophysiciens ont utilisé l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA pour étudier le phénomène dans les longueurs d'onde des ultraviolets et des rayons X. Ils ont immédiatement classé SN2019yvq comme une supernova de type Ia (prononcé "one-A"), un événement assez fréquent qui se produit lorsqu'une naine blanche explose.

"Ce sont quelques-unes des explosions les plus courantes dans l'univers, " a dit Miller. " Mais ce qui est spécial, c'est ce flash UV. Les astronomes ont cherché cela pendant des années et ne l'ont jamais trouvé. A notre connaissance, ce n'est en fait que la deuxième fois qu'un flash UV est observé avec une supernova de type Ia."

Mystère chauffé

L'éclair rare, qui a duré quelques jours, indique que quelque chose à l'intérieur ou à proximité de la naine blanche était incroyablement chaud. Parce que les naines blanches deviennent de plus en plus froides en vieillissant, l'afflux de chaleur a intrigué les astronomes.

"La façon la plus simple de créer de la lumière UV est d'avoir quelque chose de très, très chaud, " a déclaré Miller. " Nous avons besoin de quelque chose qui est beaucoup plus chaud que notre Soleil, un facteur de trois ou quatre fois plus chaud. La plupart des supernovae ne sont pas si chaudes, donc vous n'obtenez pas le rayonnement UV très intense. Quelque chose d'inhabituel s'est produit avec cette supernova pour créer un phénomène très chaud."

Miller et son équipe pensent que c'est un indice important pour comprendre pourquoi les naines blanches explosent, qui a été un mystère de longue date dans le domaine. Actuellement, il y a plusieurs hypothèses concurrentes. Miller s'intéresse particulièrement à l'exploration de quatre hypothèses différentes, qui correspondent à l'analyse des données de son équipe de SN2019yvq.

Scénarios potentiels qui pourraient faire exploser une naine blanche avec un flash UV :

1. Une naine blanche consomme son étoile compagne et devient si grande et instable qu'elle explose. Les matériaux de la naine blanche et de l'étoile compagne se heurtent, provoquant un flash d'émission UV;
2. Des matières radioactives extrêmement chaudes dans le noyau de la naine blanche se mélangent à ses couches externes, faire en sorte que l'enveloppe extérieure atteigne des températures plus élevées que d'habitude ;
3. Une couche externe d'hélium enflamme le carbone dans la naine blanche, provoquant une double explosion extrêmement chaude et un flash UV ;
4. Deux naines blanches fusionnent, déclenchant une explosion avec des éjectas en collision qui émettent un rayonnement UV.

"Dans l'année, " Miller a dit, "nous serons en mesure de déterminer laquelle de ces quatre est l'explication la plus probable."

Des informations bouleversantes

Une fois que les chercheurs savent ce qui a causé l'explosion, ils appliqueront ces découvertes pour en savoir plus sur la formation des planètes et l'énergie noire.

Parce que la plupart du fer dans l'univers est créé par des supernovae de type Ia, mieux comprendre ce phénomène pourrait nous en dire plus sur notre propre planète. Fer d'étoiles éclatées, par exemple, formé le noyau de toutes les planètes rocheuses, y compris la Terre.

"Si vous voulez comprendre comment la Terre s'est formée, vous devez comprendre d'où vient le fer et combien de fer était nécessaire, " a déclaré Miller. " Comprendre les façons dont une naine blanche explose nous donne une compréhension plus précise de la façon dont le fer est créé et distribué dans l'univers. "

Illuminer l'énergie noire

Les naines blanches jouent déjà un rôle énorme dans la compréhension actuelle des physiciens de l'énergie noire. Les physiciens prédisent que les naines blanches ont toutes la même luminosité lorsqu'elles explosent. Les supernovae de type Ia sont donc considérées comme des "bougies standard, " permettant aux astronomes de calculer exactement à quelle distance les explosions se trouvent de la Terre. L'utilisation de supernovae pour mesurer les distances a conduit à la découverte de l'énergie noire, une découverte récompensée par le prix Nobel de physique 2011.

"Nous n'avons pas de moyen direct de mesurer la distance aux autres galaxies, " Miller a expliqué. " La plupart des galaxies s'éloignent de nous. S'il y a une supernova de type Ia dans une galaxie lointaine, nous pouvons l'utiliser pour mesurer une combinaison de distance et de vitesse qui nous permet de déterminer l'accélération de l'univers. L'énergie noire reste un mystère. Mais ces supernovae sont le meilleur moyen de sonder l'énergie noire et de comprendre de quoi il s'agit."

Et en comprenant mieux les naines blanches, Miller pense que nous pourrions potentiellement mieux comprendre l'énergie noire et la vitesse à laquelle elle provoque l'accélération de l'univers.

"À l'heure actuelle, lors de la mesure des distances, nous traitons toutes ces explosions de la même manière, pourtant nous avons de bonnes raisons de croire qu'il existe de multiples mécanismes d'explosion, " dit-il. " Si nous pouvons déterminer le mécanisme exact de l'explosion, nous pensons que nous pouvons mieux séparer les supernovae et faire des mesures de distance plus précises."