Les chercheurs de l’Institut scientifique Weizmann ont désormais fait des progrès majeurs dans la compréhension de ces phénomènes fascinants. À l’aide de plusieurs télescopes, dont l’observatoire W. M. Keck sur Maunakea, sur l’île d’Hawaï, ils ont pu recueillir des données sur une supernova unique appelée SN 2023ixf. Leurs découvertes sont publiées dans l'édition d'aujourd'hui de la revue Nature .

Jusqu'à récemment, les supernovae étaient considérées comme rares, leurs occurrences connues dans la Voie lactée se produisant au mieux une fois par siècle, illuminant le ciel nocturne avec l'intensité de 100 millions de soleils; la dernière explosion observable dans notre galaxie a eu lieu il y a des centaines d'années.

Les progrès de la technologie des télescopes ont depuis permis d’identifier les supernovae dans des galaxies lointaines, fournissant ainsi plus de données qu’il n’était possible auparavant. Pourtant, le même problème persiste; Comme les explosions ne peuvent pas être prédites, les astrophysiciens sont comme des archéologues de l'espace, arrivant généralement sur les lieux après l'événement et essayant de rassembler des informations à partir des restes.

"C'est ce qui rend cette supernova particulière différente", explique le docteur. étudiant Erez Zimmerman du groupe du professeur Avishay Gal-Yam à Weizmann. "Nous avons pu, pour la toute première fois, suivre de près une supernova alors que sa lumière émergeait du matériau circumstellaire dans lequel l'étoile explosive était encastrée."

La découverte équivalait à se rendre sur les lieux du crime alors que le crime était encore en cours.

Les scientifiques admettent qu'ils ont eu de la chance. L'équipe de Gal-Yam a postulé pour du temps de recherche sur le télescope spatial Hubble de la NASA, dans l'espoir de recueillir des données spectrales ultraviolettes (UV) sur toute supernova interagissant avec son environnement. Au lieu de cela, ils ont eu la chance d'assister en temps réel à l'une des supernovae les plus proches depuis des décennies :une supergéante rouge explosant dans une galaxie voisine appelée Messier 101, également connue sous le nom de galaxie Pinwheel.

L'équipe a découvert SN 2023ixf un vendredi, au début du week-end en Israël et juste avant le week-end au Space Telescope Science Institute de Baltimore, le centre d'opérations du télescope Hubble. Pour compliquer encore les choses, cela a eu lieu deux jours avant le mariage de Zimmerman. L'équipe a persévéré et a passé une nuit blanche vendredi, fournissant les mesures nécessaires à la NASA à temps.

"Il est très rare, en tant que scientifique, de devoir agir aussi rapidement", explique Gal-Yam. "La plupart des projets scientifiques ne se déroulent pas au milieu de la nuit, mais l'opportunité s'est présentée et nous n'avons eu d'autre choix que de réagir en conséquence."

Non seulement ils ont réussi à amener Hubble à prendre les bonnes coordonnées et le bon angle pour enregistrer les données nécessaires, mais en raison de la relative proximité de l'explosion, il s'est avéré que Hubble avait déjà effectué plusieurs fois des enregistrements dans ce secteur de l'univers. En se tournant vers les archives de la NASA, l'équipe de Gal-Yam et de nombreux autres groupes ont pu acquérir des données avant la disparition éventuelle de l'étoile, alors qu'elle n'était encore qu'une supergéante rouge dans ses dernières étapes de sa vie, créant ainsi le portrait le plus complet d'une supernova. jamais :un composite de ses derniers jours et de sa mort.

Les observations de SN 2023ixf étaient constituées de données UV et de rayons X provenant des satellites Hubble et Swift de la NASA, ainsi que de plusieurs des meilleurs télescopes du monde.

Cela comprenait des spectres capturés à l'aide de trois des instruments de l'observatoire Keck :le Keck Cosmic Web Imager (KCWI), le spectrographe d'imagerie profonde et multi-objets (DEIMOS) et le spectromètre d'imagerie basse résolution (LRIS), chaque instrument offrant une vue unique de la supernova. et comment cela a changé au fil du temps.

La compilation de données spatiales et terrestres de haute qualité a permis aux chercheurs de cartographier les deux couches externes de l'étoile qui explose et de formuler une hypothèse extraordinaire.

"Les calculs de la matière circumstellaire émise lors de l'explosion, ainsi que de la densité et de la masse de cette matière avant et après la supernova, créent une divergence, ce qui rend très probable que la masse manquante se soit retrouvée dans un trou noir qui s'est formé à la suite. de l'explosion, quelque chose qui est généralement très difficile à déterminer", explique le docteur. étudiant Ido Irani de l'équipe de Gal-Yam.

"Les stars se comportent de manière très erratique au cours de leurs dernières années", explique Gal-Yam. "Ils deviennent instables et nous ne pouvons généralement pas être sûrs des processus complexes qui s'y déroulent, car nous commençons toujours le processus d'investigation après coup, alors qu'une grande partie des données a déjà été perdue."

"Cette étude présente une opportunité unique de mieux comprendre les mécanismes qui conduisent à la fin de la vie d'une étoile et à la formation éventuelle de quelque chose d'entièrement nouveau", a déclaré Zimmerman.

Les scientifiques ne sauront peut-être jamais ce qu'il adviendra de la matière qui constituait l'ancienne supergéante rouge de Messier 101. Cependant, les dernières étapes de la supernova sont en cours et de nouvelles données continuent d'arriver, ce qui signifie que cette étude, ainsi que les études de suivi de SN 2023ixf, pourraient fournir davantage d'informations sur ces événements explosifs.