Les astronomes ont utilisé l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA pour enregistrer du matériel explosant loin du site d'une étoile explosée à des vitesses supérieures à 20 millions de miles par heure. Il s'agit d'environ 25, 000 fois plus rapide que la vitesse du son sur Terre.

Les restes de supernova de Kepler sont les débris d'une étoile ayant explosé située à environ 20, 000 années-lumière de la Terre dans notre galaxie de la Voie Lactée. En 1604, les premiers astronomes, dont Johannes Kepler qui est devenu l'homonyme de l'objet, vu l'explosion de la supernova qui a détruit l'étoile.

Nous savons maintenant que le reste de la supernova de Kepler est la conséquence d'une supernova dite de type Ia, où une petite étoile dense, connue sous le nom de naine blanche, dépasse une limite de masse critique après avoir interagi avec une étoile compagnon et subit une explosion thermonucléaire qui brise la naine blanche et lance ses restes vers l'extérieur.

La dernière étude a suivi la vitesse de 15 petits "nœuds" de débris dans le reste de la supernova de Kepler, tout brillant dans les rayons X. Le nœud le plus rapide a été mesuré à une vitesse de 23 millions de milles à l'heure, la vitesse la plus élevée jamais détectée des débris de restes de supernova dans les rayons X. La vitesse moyenne des nœuds est d'environ 10 millions de milles à l'heure, et l'onde de choc s'étend à environ 15 millions de miles par heure. Ces résultats confirment indépendamment la découverte en 2017 de nœuds se déplaçant à des vitesses supérieures à 20 millions de milles à l'heure dans le reste de la supernova de Kepler.

Les chercheurs de la dernière étude ont estimé les vitesses des nœuds en analysant les spectres de rayons X de Chandra, qui donnent l'intensité des rayons X à différentes longueurs d'onde, obtenu en 2016. En comparant les longueurs d'onde des caractéristiques du spectre des rayons X avec des valeurs de laboratoire et en utilisant l'effet Doppler, ils ont mesuré la vitesse de chaque nœud le long de la ligne de mire de Chandra au reste. Ils ont également utilisé des images de Chandra obtenues en 2000, 2004, 2006 et 2014 pour détecter les changements de position des nœuds et mesurer leur vitesse perpendiculairement à notre ligne de mire. Ces deux mesures combinées donnent une estimation de la vitesse réelle de chaque nœud dans l'espace tridimensionnel. Un graphique donne une explication visuelle de la façon dont les mouvements des nœuds dans les images et les spectres de rayons X ont été combinés pour estimer les vitesses totales.

Les travaux de 2017 ont appliqué la même technique générale que la nouvelle étude, mais utilisé des spectres de rayons X d'un instrument différent sur Chandra. Cela signifiait que la nouvelle étude avait des déterminations plus précises de la vitesse du nœud le long de la ligne de visée et, donc, les vitesses totales dans toutes les directions.

Dans cette nouvelle séquence des quatre images Chandra du reste de la supernova de Kepler, rouge, vert, et le bleu révèle le bas, moyen, et les rayons X de haute énergie respectivement. Le film zoome pour montrer plusieurs des nœuds les plus rapides.

Les vitesses élevées à Kepler sont similaires à celles que les scientifiques ont vues dans les observations optiques d'explosions de supernova dans d'autres galaxies quelques jours ou semaines seulement après l'explosion, bien avant qu'un résidu de supernova ne se forme des décennies plus tard. Cette comparaison implique que certains nœuds de Kepler ont à peine été ralentis par des collisions avec des matériaux entourant le vestige au cours des 400 ans environ depuis l'explosion.

Sur la base des spectres de Chandra, huit des 15 nœuds s'éloignent définitivement de la Terre, mais seulement deux sont confirmés pour se diriger vers elle. (Les cinq autres ne montrent pas une direction claire du mouvement le long de notre ligne de mire.) Cette asymétrie dans le mouvement des nœuds implique que les débris peuvent ne pas être symétriques le long de notre ligne de mire, mais plus de nœuds doivent être étudiés pour confirmer ce résultat.

Les quatre nœuds avec les vitesses totales les plus élevées sont tous situés le long d'une bande horizontale d'émission de rayons X lumineux. Trois d'entre eux sont étiquetés dans une vue rapprochée. Ces quatre nœuds se déplacent tous dans la même direction et contiennent des quantités similaires d'éléments tels que le silicium, suggérant que la matière dans tous ces nœuds provenait de la même couche de la naine blanche éclatée.