Webb localise des réservoirs de poussière dans deux supernovae
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Les chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont fait des progrès majeurs dans la confirmation de la source de poussière dans les premières galaxies. Les observations de deux supernovae de type II, Supernova 2004et (SN 2004et) et Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), ont révélé de grandes quantités de poussière dans les éjectas de chacun de ces objets. La masse trouvée par les chercheurs soutient la théorie selon laquelle les supernovae ont joué un rôle clé dans l’approvisionnement en poussière de l’univers primitif.
La poussière est un élément constitutif de beaucoup de choses dans notre univers, les planètes en particulier. Alors que la poussière des étoiles mourantes se répand dans l’espace, elle transporte des éléments essentiels pour aider à donner naissance à la prochaine génération d’étoiles et à leurs planètes. D’où vient cette poussière a intrigué les astronomes pendant des décennies. Une source importante de poussière cosmique pourrait être les supernovae – après l’explosion de l’étoile mourante, son gaz résiduel se dilate et se refroidit pour créer de la poussière.
“Les preuves directes de ce phénomène ont été minces jusqu’à présent, nos capacités ne nous permettant d’étudier la population de poussière que dans une supernova relativement proche à ce jour – Supernova 1987A, à 170 000 années-lumière de la Terre”, a déclaré l’auteur principal Melissa. Shahbandeh de l’Université Johns Hopkins et du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland. “Lorsque le gaz se refroidit suffisamment pour former de la poussière, cette poussière n’est détectable qu’aux longueurs d’onde de l’infrarouge moyen à condition que vous ayez une sensibilité suffisante.”
Pour les supernovae plus éloignées que SN 1987A comme SN 2004et et SN 2017eaw, toutes deux dans NGC 6946 à environ 22 millions d’années-lumière, cette combinaison de couverture de longueur d’onde et de sensibilité exquise ne peut être obtenue qu’avec le MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb.
Les observations de Webb constituent la première percée dans l’étude de la production de poussière par les supernovae depuis la détection de poussière nouvellement formée dans SN 1987A avec le télescope ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) il y a près de dix ans.
Un autre résultat particulièrement intrigant de leur étude n’est pas seulement la détection de la poussière, mais la montant de poussière détectée à ce stade précoce de la vie de la supernova. Dans SN 2004et, les chercheurs ont trouvé plus de 5 000 masses terrestres de poussière.
“Quand vous regardez le calcul de la quantité de poussière que nous voyons dans SN 2004et en particulier, cela rivalise avec les mesures de SN 1987A, et ce n’est qu’une fraction de l’âge”, a ajouté le responsable du programme Ori Fox du Space Telescope Science Institute. “C’est la masse de poussière la plus élevée détectée dans les supernovae depuis SN 1987A.”
Les observations ont montré aux astronomes que les jeunes galaxies lointaines sont pleines de poussière, mais ces galaxies ne sont pas assez vieilles pour que des étoiles de masse intermédiaire, comme le Soleil, aient fourni la poussière en vieillissant. Des étoiles plus massives et de courte durée auraient pu mourir assez tôt et en nombre suffisant pour créer autant de poussière.
Alors que les astronomes ont confirmé que les supernovae produisent de la poussière, la question demeure de savoir quelle quantité de cette poussière peut survivre aux chocs internes qui se répercutent à la suite de l’explosion. Voir cette quantité de poussière à ce stade de la vie de SN 2004et et SN 2017eaw suggère que la poussière peut survivre à l’onde de choc – preuve que les supernovae sont vraiment d’importantes usines à poussière après tout.
Les chercheurs notent également que les estimations actuelles de la masse pourraient n’être que la pointe de l’iceberg. Alors que Webb a permis aux chercheurs de mesurer la poussière plus froide que jamais, il peut y avoir de la poussière plus froide non détectée rayonnant encore plus loin dans le spectre électromagnétique qui reste obscurcie par les couches de poussière les plus externes.
Les chercheurs ont souligné que les nouvelles découvertes ne sont qu’un indice des nouvelles capacités de recherche sur les supernovae et leur production de poussière à l’aide de Webb, et de ce que cela peut nous dire sur les étoiles dont elles sont issues.
“Il y a une excitation croissante à comprendre ce que cette poussière implique également sur le noyau de l’étoile qui a explosé”, a déclaré Fox. “Après avoir examiné ces découvertes particulières, je pense que nos collègues chercheurs vont réfléchir à des moyens innovants de travailler avec ces supernovae poussiéreuses à l’avenir.”
SN 2004et et SN2017eaw sont les premières des cinq cibles incluses dans ce programme. Les observations ont été réalisées dans le cadre du programme Webb General Observer 2666. L’article a été publié dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society le 5 juillet.
