Conception par l'artiste d'un système d'étoiles binaires qui produit des novae récurrentes et, finalement, la supernova PTF 11kx. (Crédit: Romano Corradi et l'Instituto de Astrofísica de Canarias)
Bien qu'elles aient été utilisées comme «bougies standard» de mesure de la distance cosmique pendant des décennies, les supernovae de type Ia peuvent résulter de différents types de systèmes stellaires, selon des observations récentes menées par l'équipe de Palomar Transient Factory au Berkeley Lab en Californie.
Juger les distances à travers l'espace intergalactique d'ici sur Terre n'est pas facile. Dans la Voie lactée - et même dans les galaxies proches - la lumière émise par des étoiles pulsant régulièrement (appelées variables céphéides) peut être utilisée pour déterminer la distance d'une région de l'espace. En dehors de notre propre groupe local de galaxies, cependant, les étoiles individuelles ne peuvent pas être résolues, et donc afin de comprendre à quelle distance les galaxies sont éloignées, les astronomes ont appris à utiliser la lumière d'objets beaucoup plus brillants: les supernovae de type Ia, qui peuvent éclater avec un éclat équivalent à 5 milliards de soleils.
Les supernovae de type Ia sont créées à partir d'un appariement spécial de deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre: un matériau de dessin nain blanc super dense provenant d'un compagnon jusqu'à ce qu'une masse critique - environ 40% plus massive que le Soleil - soit atteinte. La naine blanche suremballée subit soudainement une série rapide de réactions thermonucléaires, explosant dans une explosion incroyablement lumineuse de matière et d'énergie ... une balise visible à travers l'Univers.
Parce que l'énergie et la luminance des supernovae de type Ia se sont avérées si uniformément similaires, la distance peut être mesurée par leur luminosité apparente vue de la Terre. Le plus faible est lorsqu'il est observé, plus sa galaxie est éloignée. Sur la base de cette similitude apparemment universelle, on a pensé que ces supernovae doivent être créées dans des situations très similaires… d'autant plus qu'aucune n'a été directement observée - jusqu'à présent.
Une équipe internationale d'astronomes travaillant sur l'enquête collaborative Palomar Transient Factory a observé pour la première fois une paire d'étoiles créant une supernova de type Ia - appelée système progéniteur - situé dans la constellation du Lynx. Baptisé PTF 11kx, le système, estimé à environ 600 millions d'années-lumière, contient une naine blanche et une étoile géante rouge, un couplage qui n'a pas été observé dans les observations précédentes (bien qu'indirectes).
«C'est une surprise totale de constater que les supernovae thermonucléaires, qui semblent toutes si similaires, proviennent de différents types d'étoiles», a déclaré Andy Howell, scientifique au Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT) et co-auteur du article, publié dans le numéro du 24 août de Science. "Comment ces événements pourraient-ils être si similaires, s'ils avaient des origines différentes?"
Les premières observations de PTF 11kx ont été rendues possibles par un télescope robotique monté sur le télescope Samuel Oschin de 48 pouces au Palomar Observatory en Californie ainsi qu'un pipeline de données à grande vitesse fourni par la NSF, la NASA et le Département de l'énergie. La supernova a été identifiée le 16 janvier 2011 et appuyée par des données de spectrographie subséquentes de l'Observatoire Lick, suivies par des observations «d'urgence» immédiates avec le télescope Keck à Hawaï.
"Nous avons essentiellement appelé un autre observateur de l'UC et interrompu leurs observations afin d'obtenir des spectres critiques en temps", a déclaré Peter Nugent, scientifique principal au Lawrence Berkeley National Laboratory et co-auteur du document.
Les observations de Keck ont montré que le système post-supernova PTF 11kx contenait des nuages de gaz et de poussière à mouvement lent qui ne pouvaient pas provenir du récent événement de supernova. Au lieu de cela, les nuages - qui ont enregistré une teneur élevée en calcium dans les données spectrographiques Lick - doivent provenir d'un événement nova précédent au cours duquel la naine blanche s'est brièvement enflammée et a soufflé une couche externe de son atmosphère. Ce nuage en expansion a ensuite été vu ralentir, probablement en raison du vent stellaire d'un géant rouge compagnon.
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Finalement, le nuage de décélération en décélération a été impacté par l'éclatement rapide de la supernova, comme en témoigne une soudaine explosion du signal de calcium qui avait progressivement diminué au cours des deux mois qui ont suivi l'événement de janvier. Cet éclat de calcium était, en effet, la supernova frappant la nova et la faisant «s'allumer».
Les observations de PTF 11kx montrent que la supernova de Type Ia pouvez se produisent dans des systèmes de progéniture où la naine blanche a subi des éruptions de nova, peut-être à plusieurs reprises - un scénario que de nombreux astronomes pensaient auparavant impossible. Cela pourrait même signifier que le PTF 11kx est une espèce entièrement nouvelle de supernova de type Ia, et bien qu'invisible et rare, pas unique.
Ce qui signifie que nos «bougies standard» cosmiques peuvent avoir besoin de couper leurs mèches.
"Nous savons que les supernovae de type 1a varient légèrement d'une galaxie à l'autre, et nous avons calibré pour cela, mais cette observation PTF 11kx fournit la première explication de la raison pour laquelle cela se produit", a déclaré Nugent. "Cette découverte nous donne l'occasion d'affiner et d'améliorer la précision de nos mesures cosmiques."
Source: Centre de nouvelles de Berkeley Lab
Images en médaillon: observation PTF 11kx (BJ Fulton, réseau mondial de télescopes de l'observatoire Las Cumbres) / dôme du télescope Samuel Oschin de 48 pouces à l'observatoire Palomar. Vidéo: Romano Corradi et l'Instituto de Astrofísica de Canarias
