Perte de poids extrême : Star perd des quantités inattendues de masse juste avant de devenir supernova

SN 2023ixf est une nouvelle supernova de type II découverte en mai 2023 par l’astronome amateur Kōichi Itagaki de Yamagata, au Japon, peu de temps après l’explosion de son progéniteur, ou étoile d’origine. Située à environ 20 millions d’années-lumière dans la galaxie Pinwheel, la proximité de SN 2023ixf avec la Terre, l’extrême luminosité de la supernova et son jeune âge en font un trésor de données observables pour les scientifiques étudiant la mort d’étoiles massives lors d’explosions de supernova.

Les supernovae de type II ou à effondrement du noyau se produisent lorsque des étoiles supergéantes rouges au moins huit fois et jusqu’à environ 25 fois la masse du Soleil s’effondrent sous leur propre poids et explosent. Bien que SN 2023ixf corresponde à la description de type II, des observations de suivi à plusieurs longueurs d’onde menées par des astronomes du Centre d’astrophysique | Harvard & Smithsonian (CfA), et en utilisant une large gamme de télescopes du CfA, ont révélé un comportement nouveau et inattendu.

Quelques heures après être devenues une supernova, les supernovae à effondrement du noyau produisent un éclair de lumière qui se produit lorsque l’onde de choc de l’explosion atteint le bord extérieur de l’étoile. SN 2023ixf, cependant, a produit une courbe de lumière qui ne semblait pas correspondre à ce comportement attendu. Pour mieux comprendre l’éclatement du choc de SN 2023ixf, une équipe de scientifiques dirigée par Daichi Hiramatsu, chercheur postdoctoral au CfA, a analysé les données du télescope Tillinghast de 1,5 m, du télescope de 1,2 m et du MMT de l’observatoire Fred Lawrence Whipple, une installation du CfA située en Arizona. comme données du Global Supernova Project — un projet clé de l’Observatoire de Las Cumbres, Neil Gehrels de la NASA Rapide Observatoire, et bien d’autres. Cette étude multi-longueurs d’onde, publiée cette semaine dans Les lettres du journal astrophysiquea révélé que, en contradiction flagrante avec les attentes et la théorie de l’évolution stellaire, l’éclatement du choc de SN 2023ixf a été retardé de plusieurs jours.

“Le déclenchement tardif du choc est une preuve directe de la présence d’un matériau dense provenant d’une perte de masse récente”, a déclaré Hiramatsu, ajoutant qu’une perte de masse aussi extrême est atypique pour les supernovae de type II. “Nos nouvelles observations ont révélé une perte de masse significative et inattendue – proche de la masse du Soleil – au cours de la dernière année précédant l’explosion.”

SN 2023ixf remet en question la compréhension des astronomes de l’évolution des étoiles massives et des supernovae qu’elles deviennent. Bien que les scientifiques sachent que les supernovae d’effondrement du noyau sont les principaux points d’origine de la formation cosmique et de l’évolution des atomes, des étoiles à neutrons et des trous noirs, on sait très peu de choses sur les années qui ont précédé les explosions stellaires. Les nouvelles observations suggèrent une instabilité potentielle au cours des dernières années de la vie d’une étoile, entraînant une perte de masse extrême. Cela pourrait être lié aux dernières étapes de la combustion nucléaire d’éléments de masse élevée, comme le silicium, dans le noyau de l’étoile.

En conjonction avec des observations multi-longueurs d’onde menées par Hiramatsu, Edo Berger, professeur d’astronomie à Harvard et au CfA, et conseiller d’Hiramatsu, a effectué des observations à ondes millimétriques de la supernova à l’aide du réseau submillimétrique (SMA) du CfA au sommet de Maunakea, à Hawaï. . Ces données, publiées dans Les lettres du journal astrophysique, a directement suivi la collision entre les débris de la supernova et le matériau dense perdu avant l’explosion. “SN 2023ixf a explosé exactement au bon moment”, a déclaré Berger. “Quelques jours plus tôt, nous avons lancé un nouveau programme ambitieux de trois ans pour étudier les explosions de supernova avec le SMA, et cette supernova passionnante à proximité était notre première cible.”

“La seule façon de comprendre le comportement des étoiles massives au cours des dernières années de leur vie jusqu’au point d’explosion est de découvrir les supernovae lorsqu’elles sont très jeunes, et de préférence à proximité, puis de les étudier sur plusieurs longueurs d’onde”, a déclaré Berger. “En utilisant à la fois des télescopes optiques et millimétriques, nous avons transformé SN 2023ixf en une machine à voyager dans le temps pour reconstruire ce que faisait son étoile génitrice jusqu’au moment de sa mort.”

La découverte de la supernova elle-même et son suivi immédiat ont une signification importante pour les astronomes du monde entier, y compris ceux qui font de la science dans leur propre cour. Itagaki a découvert la supernova le 19 mai 2023 depuis son observatoire privé à Okayama, au Japon. Les données combinées d’Itagaki et d’autres astronomes amateurs ont déterminé l’heure de l’explosion avec une précision de deux heures, donnant ainsi aux astronomes professionnels du CfA et d’autres observatoires une longueur d’avance dans leurs investigations. Les astronomes du CfA ont continué à collaborer avec Itagaki sur les observations optiques en cours.

“Le partenariat entre astronomes amateurs et professionnels a une longue tradition de succès dans le domaine des supernovas”, a déclaré Hiramatsu. « Dans le cas de SN 2023ixf, j’ai reçu un e-mail urgent de Kōichi Itagaki dès qu’il a découvert SN 2023ixf. Sans cette relation, ainsi que le travail et le dévouement d’Itagaki, nous aurions manqué l’occasion d’acquérir une compréhension critique de l’évolution de SN 2023ixf. étoiles massives et leurs explosions de supernova.