Les étoiles massives finissent leur vie avec des explosions énergétiques connues sous le nom de supernovae. Les supernovae à enveloppe dénudée présentent des traces faibles ou nulles d'hydrogène dans leurs éjectas, ce qui signifie que l'étoile perd la plupart ou la totalité de ses couches externes riches en hydrogène avant d'exploser.

Les scientifiques émettent l'hypothèse que ces étoiles proviennent principalement de systèmes d'étoiles binaires, où l'une des étoiles arrache les couches externes de l'autre étoile avec son attraction gravitationnelle - de nombreux efforts ont été déployés pour découvrir l'étoile compagnon restante à la suite de ces supernovae à enveloppe dénudée. Dans certaines enquêtes, l'étoile compagnon a été détectée avec succès, mais il y a aussi de nombreux cas où le compagnon n'a pas pu être trouvé, posant un sérieux problème pour l'hypothèse binaire. Le cas le plus connu est Cassiopée A (Cas A), un reste de supernova à enveloppe dénudée qui devrait avoir un compagnon stellaire, bien que rien n'ait été trouvé dans ses conséquences explosives.

Dans une étude récemment publiée dirigée par le Centre d'excellence de l'ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles (OzGrav), les chercheurs proposent un nouveau scénario pour créer ces étoiles solitaires à enveloppe dénudée.

Le chercheur d'OzGrav et auteur principal de l'étude, le Dr Ryosuke Hirai explique :« Dans notre scénario, l'étoile à enveloppe dénudée avait un compagnon binaire avec une masse très similaire à elle-même. Parce que les masses sont semblables, ils ont des durées de vie très similaires, ce qui signifie que l'explosion de la première étoile se produira lorsque la deuxième étoile sera proche de la mort, trop."

Au cours du dernier million d'années de leur vie, les étoiles massives sont connues pour devenir des supergéantes rouges avec des couches externes instables et gonflées. Donc, si la première supernova du système stellaire binaire frappe la supergéante rouge gonflée, il peut facilement enlever les couches externes, ce qui en fait une étoile à enveloppe dénudée. Les étoiles perturbent après la supernova, ainsi l'étoile secondaire devient une veuve stellaire solitaire et semblera être célibataire au moment où elle explosera 1 million d'années plus tard.

Les scientifiques d'OzGrav ont effectué des simulations hydrodynamiques d'une supernova entrant en collision avec une supergéante rouge pour étudier la quantité de masse pouvant être enlevée grâce à ce processus. Ils ont découvert que si les deux étoiles sont assez proches, la supernova peut enlever près de 90 % de l'enveloppe (la couche externe) de l'étoile compagne.

"Cela suffit pour que la deuxième supernova du système binaire devienne une supernova à enveloppe dénudée, confirmant que notre scénario proposé est plausible, " dit Hirai. " Même si ce n'est pas assez proche, il peut encore enlever une grande partie des couches externes, ce qui rend l'enveloppe déjà instable encore plus instable, conduisant à d'autres phénomènes intéressants comme des pulsations ou des éruptions."

Si le scénario d'OzGrav se produit, l'enveloppe détachée devrait flotter comme une coquille unilatérale à environ 30 à 300 années-lumière du deuxième site de supernova. Des observations récentes ont révélé qu'il existe, En effet, une coquille de matériau située à environ 30 à 50 années-lumière de Cas A.

Hirai ajoute, "Cela peut être une preuve indirecte que Cas A a été créé à l'origine par notre scénario, ce qui explique pourquoi il n'a pas d'étoile compagne binaire. Nos simulations prouvent que notre nouveau scénario pourrait être l'un des moyens les plus prometteurs pour expliquer l'origine de l'un des restes de supernova les plus célèbres, Cas A."

Les scientifiques d'OzGrav prédisent également que ce scénario a un éventail beaucoup plus large de résultats possibles, par exemple, il peut produire un nombre similaire d'étoiles partiellement dépouillées. À l'avenir, il sera intéressant d'explorer ce qui arrive à ces étoiles partiellement dépouillées et comment elles pourraient être observées.