28 mars 2024 (Actualités Nanowerk) L’humanité se tourne depuis longtemps vers le ciel à la recherche de réponses. Les récits de supernovae – des étoiles qui explosent – remontent à des milliers d’années, mais même si nous savons aujourd’hui que ces événements créent les éléments constitutifs de la vie elle-même, les conditions qui provoquent l’explosion d’une étoile restent encore très mystérieuses. Les chercheurs de l’Institut scientifique Weizmann ont désormais fait des progrès majeurs dans la compréhension de ces phénomènes fascinants qui nous ont créés ainsi que tout ce que nous savons. Grâce à une combinaison de chance et de détermination, ils ont pu recueillir des données sur une supernova unique dans une vie. Leurs conclusions ont été publiées dans Nature (« L’environnement circumstellaire complexe de la supernova 2023ixf »). Les supernovae étaient, jusqu’à très récemment, considérées comme un phénomène extrêmement rare – se produisant dans notre galaxie au mieux une fois par siècle, tandis que la dernière explosion observable a eu lieu il y a des centaines d’années. Les progrès de la technologie des télescopes ne peuvent pas aider à recréer l’effet étonnant qu’ils ont dû avoir sur nos ancêtres, qui ont pu voir des supernovae éclairer le ciel nocturne avec l’intensité de cent millions de soleils. Ces progrès compensent toutefois cela, à la fois en aidant à identifier les supernovae dans les galaxies lointaines et en fournissant beaucoup plus de données qu'il n'était possible auparavant. Pourtant, le même problème persiste : comme nous ne pouvons pas prédire l'occurrence d'une explosion, les astrophysiciens doivent généralement jouer le rôle d'archéologues de l'espace, arrivant sur les lieux après que l'événement s'est déjà produit et essayant de rassembler des informations à partir des restes. "C'est ce qui rend cette supernova particulière différente", explique Erez Zimmerman, doctorant du groupe du professeur Avishay Gal-Yam au département de physique des particules et d'astrophysique de 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. » En termes plus simples, cela équivalait à se rendre sur les lieux du crime alors que le meurtre était encore en cours. Les scientifiques sont les premiers à reconnaître qu’ils ont eu beaucoup de 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 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.
Sur la photo : la supernova 2023ixf s'est produite dans Messier 101, également connue sous le nom de Pinwheel Galaxy. L'image a été réalisée à l'aide de données de télescope dans les nuits du 21, 22 et 23 mai 2023. Crédit : Travis Deyoe, Mount Lemmon SkyCenter, Université de l'Arizona (Hosseinzadeh et al. 2023) Heureusement, leur détermination a porté ses fruits. En analysant les données UV et X reçues des satellites Hubble et Swift de la NASA, ainsi que de plusieurs des meilleurs télescopes du monde, les chercheurs ont pu cartographier les deux couches externes de l'étoile en explosion et 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, révèlent 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 Ido Irani, doctorant 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 médico-légal après coup, alors qu'une grande partie des données a déjà été perdue." En raison de la proximité de l'étoile et de la haute qualité des données recueillies, "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", explique Zimmerman. Que va-t-il advenir de la matière qui constituait l'ancienne supergéante rouge de Messier 101 ? Nous ne le saurons probablement jamais, mais les dernières étapes de la supernova sont toujours en cours et de nouvelles données continuent d'arriver. Il est donc possible qu'après tout, cette étude et d'autres qui suivront nous aident à mieux comprendre comment nous sommes arrivés ici.
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Bien sûr, même si la chance a fourni l’opportunité et les moyens, les chercheurs ont encore dû rassembler les données, ce qui a demandé beaucoup de travail acharné. La supernova a été découverte 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 le même 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. » L’opportunité était doublement séduisante en raison de ses coordonnées. Non seulement l’équipe a réussi à amener le lent Hubble à adopter 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, les membres de l'équipe de Gal-Yam et de nombreux autres groupes ont pu acquérir des données datant d'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 de une supernova de tous les temps : un composite de ses derniers jours et de sa mort.
Sur la photo : la supernova 2023ixf s'est produite dans Messier 101, également connue sous le nom de Pinwheel Galaxy. L'image a été réalisée à l'aide de données de télescope dans les nuits du 21, 22 et 23 mai 2023. Crédit : Travis Deyoe, Mount Lemmon SkyCenter, Université de l'Arizona (Hosseinzadeh et al. 2023) Heureusement, leur détermination a porté ses fruits. En analysant les données UV et X reçues des satellites Hubble et Swift de la NASA, ainsi que de plusieurs des meilleurs télescopes du monde, les chercheurs ont pu cartographier les deux couches externes de l'étoile en explosion et 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, révèlent 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 Ido Irani, doctorant 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 médico-légal après coup, alors qu'une grande partie des données a déjà été perdue." En raison de la proximité de l'étoile et de la haute qualité des données recueillies, "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", explique Zimmerman. Que va-t-il advenir de la matière qui constituait l'ancienne supergéante rouge de Messier 101 ? Nous ne le saurons probablement jamais, mais les dernières étapes de la supernova sont toujours en cours et de nouvelles données continuent d'arriver. Il est donc possible qu'après tout, cette étude et d'autres qui suivront nous aident à mieux comprendre comment nous sommes arrivés ici.
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