“Pour la première fois, nous avons vu une étoile supergéante rouge exploser”, déclare un chercheur –


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  • Pour la toute première fois, des astronomes ont imagé en temps réel la fin dramatique de la vie d’une supergéante rouge – en regardant l’autodestruction rapide de l’étoile massive et l’agonie finale avant de s’effondrer dans une supernova de type II.

    Dirigée par des chercheurs de la Northwestern University et de l’Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley), l’équipe a observé la supergéante rouge au cours des 130 derniers jours qui ont précédé sa détonation mortelle.

    La découverte défie les idées précédentes sur la façon dont les étoiles supergéantes rouges évoluent juste avant d’exploser. Des observations antérieures ont montré que les supergéantes rouges étaient relativement calmes avant leur mort – sans preuve d’éruptions violentes ou d’émissions lumineuses. Les nouvelles observations, cependant, ont détecté un rayonnement lumineux d’une supergéante rouge au cours de la dernière année avant d’exploser. Cela suggère qu’au moins certaines de ces étoiles doivent subir des changements importants dans leur structure interne, ce qui entraîne ensuite l’éjection tumultueuse de gaz quelques instants avant leur effondrement.

    “Il s’agit d’une percée dans notre compréhension de ce que font les étoiles massives quelques instants avant de mourir”, a déclaré Wynn Jacobson-Galán, auteur principal de l’étude. “La détection directe de l’activité pré-supernova dans une étoile supergéante rouge n’a jamais été observée auparavant dans une supernova ordinaire de type II. Pour la première fois, nous avons vu une étoile supergéante rouge exploser.”

    La découverte a été publiée aujourd’hui (6 janvier) dans Le Journal d’Astrophysique.

    Bien que le travail ait été mené à Northwestern, où Jacobson-Galán était chercheur diplômé de la National Science Foundation (NSF), il a depuis déménagé à UC Berkeley. Les co-auteurs de Northwestern incluent Deanne Coppejans, Charlie Kilpatrick, Giacomo Terreran, Peter Blanchard et Lindsay DeMarchi, qui sont tous membres du Centre de recherche interdisciplinaire et exploratoire en astrophysique (CIERA) de Northwestern.

    “Nous n’avons jamais confirmé une activité aussi violente”

    L’Institut d’astronomie Pan-STARRS de l’Université d’Hawaï sur Haleakal?, Maui, a détecté pour la première fois l’étoile massive condamnée à l’été 2020 via l’énorme quantité de lumière rayonnant de la supergéante rouge. Quelques mois plus tard, à l’automne 2020, une supernova a illuminé le ciel.

    L’équipe a rapidement capturé le flash puissant et obtenu le tout premier spectre de l’explosion énergétique, nommé supernova 2020tlf (SN 2020tlf) à l’aide du spectromètre imageur à basse résolution de l’observatoire WM Keck à Maunakea, Hawai?i. Les données ont montré des preuves directes d’un matériau circumstellaire dense entourant l’étoile au moment de l’explosion, probablement le même gaz que Pan-STARRS avait photographié l’étoile supergéante rouge s’éjectant violemment plus tôt dans l’été.

    “C’est comme regarder une bombe à retardement”, a déclaré Raffaella Margutti, professeur agrégé adjoint à la CIERA et auteur principal de l’article. “Nous n’avons jamais confirmé une activité aussi violente dans une étoile supergéante rouge mourante où nous la voyons produire une émission aussi lumineuse, puis s’effondrer et brûler, jusqu’à présent.”

    L’équipe a continué à surveiller le SN 2020tlf après l’explosion. Sur la base des données obtenues à partir du spectrographe d’imagerie profonde et multi-objets de l’observatoire Keck et du spectrographe à échellette proche infrarouge, les chercheurs ont déterminé que l’étoile supergéante rouge progénitrice de SN 2020tlf – située dans la galaxie NGC 5731 à environ 120 millions d’années-lumière de la Terre – était de 10 fois plus massive que le soleil.

    Possibilités à distance

    Margutti et Jacobson-Galán ont mené la majeure partie de l’étude pendant leur séjour à Northwestern, Margutti étant professeur agrégé de physique et d’astronomie et membre de la CIERA, et Jacobson-Galán en tant qu’étudiant diplômé dans le groupe de recherche de Margutti. Margutti est maintenant professeur agrégé d’astronomie et d’astrophysique à l’UC Berkeley.

    L’accès à distance de Northwestern aux télescopes de l’observatoire Keck faisait partie intégrante de leurs recherches. Depuis le campus d’Evanston de l’université, les astronomes peuvent se connecter avec un opérateur de télescope sur place à Hawaï et choisir où positionner le télescope. En évitant les voyages longue distance vers Hawai?i, les astronomes économisent un temps d’observation précieux – capturant souvent des événements transitoires comme les supernovas, qui peuvent rapidement éclater puis disparaître rapidement.

    “Cette découverte importante d’une supernova supergéante rouge est une indication de plus de l’importance de l’investissement de Northwestern dans l’accès aux meilleures installations de télescopes privés, y compris l’observatoire Keck”, a déclaré Vicky Kalogera, professeure distinguée de physique et Astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et directeur de la CIERA. « Les télescopes Keck, actuellement les meilleurs sur notre planète, permettent de manière unique des avancées scientifiques de ce calibre, comme l’ont montré les chercheurs de la CIERA depuis le début de notre partenariat avec Keck il y a quelques années à peine. »

    Margutti, Jacobson-Galán et leurs co-auteurs de Northwestern sont membres de la Young Supernova Experiment, qui utilise le télescope Pan-STARRS pour capturer les supernovae juste après leur explosion.

    “Je suis très excité par toutes les nouvelles” inconnues “qui ont été débloquées par cette découverte”, a déclaré Jacobson-Galán. “Détecter plus d’événements comme SN 2020tlf aura un impact considérable sur la façon dont nous définissons les derniers mois de l’évolution stellaire, unissant les observateurs et les théoriciens dans la quête pour résoudre le mystère sur la façon dont les étoiles massives passent les derniers instants de leur vie.”

    L’étude a été soutenue par la NASA, la National Science Foundation, la Fondation Heising-Simons, l’Institut canadien de recherches avancées, la Fondation Alfred P. Sloan et VILLUM FONDEN.

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