Les astronomes tentent de comprendre une vache cosmique…avec l’intriguant signal « Cow »

En juin 2018, un mystérieux flash a illuminé le ciel. Portant le nom officiel de AT2018cow qui est devenu Cow, on avance plusieurs hypothèses pour expliquer cet événement vraiment inhabituel.


L'événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d'une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d'années-lumière de la constellation d'Hercule. Cette image agrandie montre l'emplacement de "Cow" dans la galaxie - Crédit: Sloan Digital Sky Survey
L'événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d'une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d'années-lumière de la constellation d'Hercule. Cette image agrandie montre l'emplacement de "Cow" dans la galaxie - Crédit: Sloan Digital Sky Survey

Un flash, bref et inhabituel, aperçu dans le ciel nocturne le 16 juin 2018 a déconcerté les astronomes et astrophysiciens du monde entier. L’événement, appelé AT2018cow et surnommé Cow (la vache) après les dernières lettres coïncidentes de son nom officiel, ne ressemble à aucune explosion céleste jamais vue auparavant, suscitant de multiples hypothèses sur sa source.

L’événement AT2018cow alias COW

En trois jours, Cow a produit une soudaine explosion de lumière au moins 10 fois plus brillante qu’une typique, puis s’est estompée au cours des mois qui ont suivi. Cet événement inhabituel s’est produit à l’intérieur ou à proximité d’une en formation d’étoiles appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d’années-lumière dans la constellation d’Hercule. Cow a été observé pour la première fois par le télescope du dernier système d’alerte à impact terrestre d’Asteroide à Hawaii.

L'événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d'une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d'années-lumière de la constellation d'Hercule. Cette image agrandie montre l'emplacement de "Cow" dans la galaxie - Crédit: Sloan Digital Sky Survey

L’événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d’une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d’années-lumière dans la constellation d’Hercule. Cette image agrandie montre l’emplacement de « Cow » dans la galaxie – Crédit: Sloan Digital Sky Survey

Alors, c’est quoi ce Cow ? À l’aide de données provenant de plusieurs missions de la NASA, notamment l’observatoire Neil Gehrels Swift et le NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), deux groupes publient actuellement des papiers susceptibles d’expliquer les origines de Cow. Un papier soutient que Cow est un monstrueux déchiquetant une étoile qui passe. Le second papier émet l’hypothèse que c’est une supernova, une explosion stellaire, qui a donné naissance à un trou noir ou à une étoile à neutrons.

Des chercheurs des deux équipes ont partagé leurs interprétations lors d’une table ronde tenue le jeudi 10 janvier 2019 à la 233ème réunion de l’American Astronomical Society à Seattle.

Un trou noir déchiquetant une étoile compacte ?

Une explication potentielle de Cow est qu’une étoile a été déchirée dans ce que les astronomes appellent un événement de perturbation par effet de marée. Tout comme la gravité de la Lune provoque une modification des océans de la Terre, créant des marées, un trou noir a un effet similaire, mais plus puissant, sur une étoile qui s’approche pour le fractionner finalement en un flux de gaz.

L'événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d'une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d'années-lumière de la constellation d'Hercule. La croix jaune indique l'emplacement de cette explosion déconcertante - Crédit : Sloan Digital Sky Survey

L’événement AT2018cow a explosé dans ou à proximité d’une galaxie appelée CGCG 137-068, située à environ 200 millions d’années-lumière dans la constellation d’Hercule. La croix jaune indique l’emplacement de cette explosion déconcertante – Crédit : Sloan Digital Sky Survey

La queue du flux de gaz est projetée hors du système, mais la partie frontale bascule autour du trou noir, se heurte à lui-même et crée un nuage de matériau elliptique. Selon une équipe de recherche utilisant des données allant du rayonnement infrarouge aux rayons gamma de Swift et d’autres observatoires, cette transformation explique le mieux le comportement de Cow.

Nous n’avons jamais rien vu de tel, ce qui est très excitant, a déclaré Amy Lien, chercheuse adjointe à l’Université du Maryland, comté de Baltimore, et au centre Goddard Space Flight de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. Nous pensons qu’une perturbation par effet de marée a provoqué le flash de lumière rapide et vraiment inhabituel au début de l’événement et explique le mieux les observations multi-longueurs d’onde de Swift alors qu’elles se sont estompées au cours des prochains mois.

Rencontre entre un trou noir et une

Lien et ses collègues pensent que l’étoile déchiquetée était une naine blanche, un résidu chaud, de taille approximative de la taille de la Terre, marquant l’état final des étoiles comme notre Soleil. Ils ont également calculé que la masse du trou noir variait de 100 000 à 1 million de fois à celle du Soleil, presque aussi grande que le trou noir central de sa galaxie hôte.

Les astronomes utilisant des observatoires au sol ont suivi la progression d'un événement cosmique surnommé "Cow", comme le montre cette image. À gauche: Le Sloan Digital Sky Survey au Nouveau-Mexique a observé la galaxie hôte Z 137-068 en 2003, Cow n'étant nulle part en vue. (Le cercle vert indique l'emplacement où Cow est finalement apparue). Centre: Le télescope Liverpool situé dans les îles Canaries, en Espagne, a permis à Cow de se rapprocher de la luminosité maximale de l'événement le 20 juin 2018, alors qu'elle était beaucoup plus lumineuse que la galaxie hôte. Droite: le télescope William Herschel, également aux îles Canaries, a pris une image haute résolution de la vache près d'un mois après avoir atteint son maximum de luminosité, lorsqu'elle s'est estompée et que la galaxie hôte est revenue à la vue. Crédit : Daniel Perley, Liverpool John Université de Moores

Les astronomes utilisant des observatoires au sol ont suivi la progression d’un événement cosmique surnommé « Cow », comme le montre cette image.
À gauche: Le Sloan Digital Sky Survey au Nouveau-Mexique a observé la galaxie hôte Z 137-068 en 2003, Cow n’étant nulle part en vue. (Le cercle vert indique l’emplacement où Cow est finalement apparue).
Centre: Le télescope Liverpool situé dans les îles Canaries, en Espagne, a permis à Cow de se rapprocher de la luminosité maximale de l’événement le 20 juin 2018, alors qu’elle était beaucoup plus lumineuse que la galaxie hôte.
Droite: le télescope William Herschel, également aux îles Canaries, a pris une image haute résolution de la vache près d’un mois après avoir atteint son maximum de luminosité, lorsqu’elle s’est estompée et que la galaxie hôte est revenue à la vue.
Crédit : Daniel Perley, Liverpool John Université de Moores

Il est inhabituel de voir des trous noirs de cette échelle en dehors du centre d’une galaxie, mais il est possible que Cow se soit produit dans une galaxie satellite proche ou dans un amas d’étoiles globulaires dont les populations stellaires plus anciennes pourraient comporter une proportion plus élevée de naines blanches que de galaxies moyennes.

Un papier décrivant les résultats, co-écrit par Lien, paraîtra dans une prochaine édition de la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.1 Cow a produit un grand nuage de débris en très peu de temps, a déclaré l’auteur principal Paul Kuin, astrophysicien à l’University College London (UCL). Le fait de déchiqueter une étoile plus grande pour produire un nuage comme celui-ci nécessiterait un trou noir plus grand, une augmentation de la luminosité plus lente et un délai plus long pour que les débris soient consommés.

Une vue différente d’une supernova ?

Une autre équipe de scientifiques a été en mesure de recueillir des données sur Cow sur une gamme encore plus large de longueurs d’ondes, allant des ondes radio aux rayons gamma. Sur la base de ces observations, l’équipe suggère qu’une supernova pourrait être la source de Cow. Quand une étoile massive meurt, elle explose en supernova et laisse derrière elle un trou noir ou un objet incroyablement dense appelé étoile à neutrons. Cow pourrait représenter la naissance d’un de ces restes stellaires.

Nous avons vu dans Cow, des caractéristiques que nous n’avions jamais vues auparavant dans un objet transitoire ou qui changeait rapidement, a déclaré Raffaella Margutti, astrophysicienne à la Northwestern University d’Evanston, dans l’Illinois, et principale auteur d’une prochaine étude sur Cow dans la revue The Astrophysical Journal.2

Notre équipe a utilisé des données de rayons X à haute énergie pour montrer que Cow avait des caractéristiques similaires à celles d’un corps compact ressemblant à un trou noir ou à un matériau consommant une étoile à neutrons. Mais sur la base de ce que nous avons vu dans d’autres longueurs d’onde, nous pensons qu’il s’agissait d’un cas particulier et que nous avons pu observer, pour la première fois, la création d’un corps compact en temps réel.

Observation en temps réel d’un objet compact

L’équipe de Margutti a analysé les données de plusieurs observatoires, notamment les satellites NuSTAR de la NASA, XMM-Newton et INTEGRAL de l’ESA (l’Agence spatiale européenne), et le très grand réseau Very Large Array de la National Science Foundation. L’équipe propose que le flash optique et ultraviolet brillant de Cow signale une supernova et que les émissions de rayons X qui ont suivi peu de temps après l’explosion provenaient de l’énergie émise par un gaz alors qu’elle tombait sur un objet compact.

Généralement, un nuage de débris en expansion d’une supernova bloque toute lumière provenant de l’objet compact au centre de l’explosion. En raison des émissions de rayons X, Margutti et ses collègues suggèrent que l’étoile d’origine dans ce scénario pouvait avoir une masse relativement faible, produisant un nuage de débris comparativement plus mince à travers lequel les rayons X de la source centrale pourraient s’échapper.

Si nous assistons à la naissance d’un objet compact en temps réel, cela pourrait être le début d’un nouveau chapitre dans notre compréhension de l’évolution stellaire, a déclaré Brian Grefenstette, scientifique en instruments NuSTAR chez Caltech et co-auteur du papier de Margutti. Nous avons examiné cet objet avec de nombreux observatoires, et bien sûr, plus vous ouvrez de fenêtres sur un objet, plus vous en apprendrez davantage. Mais, comme nous le voyons avec Cow, cela ne signifie pas nécessairement que la solution sera simple.

Sources

1.
Swift spectra of AT2018cow: A White Dwarf Tidal Disruption Event? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. https://arxiv.org/abs/1808.08492. Published January 11, 2019. Accessed January 11, 2019.
2.
An embedded X-ray source shines through the aspherical AT2018cow: revealing the inner workings of the most luminous fast-evolving optical transients. The Astrophysical Journal. https://arxiv.org/abs/1810.10720. Published January 11, 2019. Accessed January 11, 2019.

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Houssen Moshinaly

Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009 et vulgarisateur scientifique.

Je m'intéresse à tous les sujets scientifiques allant de l'Archéologie à la Zoologie. Je ne suis pas un expert, mais j'essaie d'apporter mes avis éclairés sur de nombreux sujets scientifiques.

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1 réponse

  1. Casse-noisette dit :

    Il est écrit à plusieurs reprises « située à environ 200 millions d’années-lumière de la constellation d’Hercule », ce qui ne veut rien dire. C’est « située à environ 200 millions d’années-lumière DANS la constellation d’Hercule ».

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