La découverte aide à expliquer le casse-tête de la perte d’hydrogène avant la supernova et soutient la théorie selon laquelle la plupart des étoiles massives sont appariées. —


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  • Il n’est pas rare de trouver une étoile survivante sur les lieux d’une explosion de supernova titanesque, qui devrait anéantir tout ce qui l’entoure, mais les dernières recherches du télescope spatial Hubble ont fourni un indice tant attendu sur un type spécifique d’étoile. la mort. Dans certains cas de supernova, les astronomes ne trouvent aucune trace de la couche d’hydrogène la plus externe de l’ancienne étoile. Qu’est-il arrivé à l’hydrogène ? Les soupçons selon lesquels les étoiles compagnes sont responsables – siphonnant la coque extérieure de leurs partenaires avant leur mort – sont étayés par l’identification par Hubble d’une étoile compagne survivante sur la scène de la supernova 2013ge.

    La découverte apporte également un soutien à la théorie selon laquelle la majorité des étoiles massives se forment et évoluent en tant que systèmes binaires. Cela pourrait également être la préquelle d’un autre drame cosmique : avec le temps, l’étoile compagne massive survivante subira également une supernova, et si les deux noyaux restants des étoiles ne sont pas projetés hors du système, ils finiront par fusionner et produiront des ondes gravitationnelles, secouant le tissu de l’espace lui-même.

    Le télescope spatial Hubble de la NASA a découvert un témoin sur les lieux de la mort explosive d’une étoile : une étoile compagne auparavant cachée dans l’éclat de la supernova de son partenaire. La découverte est une première pour un type particulier de supernova – celle dans laquelle l’étoile a été dépouillée de toute son enveloppe extérieure de gaz avant d’exploser.

    La découverte fournit un aperçu crucial de la nature binaire des étoiles massives, ainsi que de la préquelle potentielle de la fusion ultime des étoiles compagnes qui secoueraient l’univers sous forme d’ondes gravitationnelles, des ondulations dans le tissu de l’espace-temps lui-même.

    Les astronomes détectent la signature de divers éléments dans les explosions de supernova. Ces éléments sont superposés comme un oignon pré-supernova. L’hydrogène se trouve dans la couche la plus externe d’une étoile, et si aucun hydrogène n’est détecté à la suite de la supernova, cela signifie qu’il a été éliminé avant l’explosion.

    La cause de la perte d’hydrogène était un mystère, et les astronomes ont utilisé Hubble pour rechercher des indices et tester des théories pour expliquer ces supernovae dépouillées. Les nouvelles observations de Hubble fournissent la meilleure preuve à ce jour pour soutenir la théorie selon laquelle une étoile compagne invisible siphonne l’enveloppe de gaz de son étoile partenaire avant qu’elle n’explose.

    « C’était le moment que nous attendions, voir enfin la preuve d’un système binaire ancêtre d’une supernova entièrement dépouillée », a déclaré l’astronome Ori Fox du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland, chercheur principal du programme de recherche Hubble. « L’objectif est de faire passer ce domaine d’étude de la théorie au travail avec des données et de voir à quoi ressemblent vraiment ces systèmes. »

    L’équipe de Fox a utilisé la caméra grand champ 3 de Hubble pour étudier la région de la supernova (SN) 2013ge en lumière ultraviolette, ainsi que les observations précédentes de Hubble dans les archives Barbara A. Mikulski pour les télescopes spatiaux. Les astronomes ont vu la lumière de la supernova s’estomper au fil du temps de 2016 à 2020 – mais une autre source de lumière ultraviolette à proximité à la même position a maintenu sa luminosité. Cette source sous-jacente d’émission ultraviolette est ce que l’équipe propose comme le compagnon binaire survivant de SN 2013ge.

    Deux par deux?

    Auparavant, les scientifiques avaient émis l’hypothèse que les vents forts d’une étoile progénitrice massive pouvaient souffler son enveloppe d’hydrogène gazeux, mais les preuves d’observation n’étayaient pas cela. Pour expliquer la déconnexion, les astronomes ont développé des théories et des modèles dans lesquels un compagnon binaire siphonne l’hydrogène.

    « Ces dernières années, de nombreuses sources de preuves différentes nous ont dit que les supernovae dépouillées se sont probablement formées dans des binaires, mais nous n’avions pas encore réellement vu le compagnon. grâce à Hubble, nous pouvons voir cela directement », a déclaré Maria Drout de l’Université de Toronto, membre de l’équipe de recherche Hubble.

    Dans les observations précédentes de SN 2013ge, Hubble a vu deux pics dans la lumière ultraviolette, plutôt que celui généralement observé dans la plupart des supernovae. Fox a déclaré qu’une explication de ce double éclaircissement était que le deuxième pic montre quand l’onde de choc de la supernova a frappé une étoile compagne, une possibilité qui semble maintenant beaucoup plus probable. Les dernières observations de Hubble indiquent que bien que l’étoile compagnon ait été considérablement bousculée, y compris l’hydrogène gazeux qu’elle avait siphonné de son partenaire, elle n’a pas été détruite. Fox compare l’effet à un bol de gelée tremblante, qui finira par retrouver sa forme d’origine.

    Bien qu’une confirmation supplémentaire et des découvertes similaires à l’appui doivent être trouvées, Fox a déclaré que les implications de la découverte sont encore substantielles, ce qui appuie les théories selon lesquelles la majorité des étoiles massives se forment et évoluent en tant que systèmes binaires.

    Un à regarder

    Contrairement aux supernovae qui ont une coquille de gaz gonflée à éclairer, les progéniteurs des supernovae à enveloppe entièrement dépouillée se sont avérés difficiles à identifier dans les images pré-explosion. Maintenant que les astronomes ont eu la chance d’identifier l’étoile compagne survivante, ils peuvent l’utiliser pour remonter et déterminer les caractéristiques de l’étoile qui a explosé, ainsi que l’opportunité sans précédent de voir les conséquences se dérouler avec le survivant.

    En tant qu’étoile massive elle-même, la compagne de SN 2013ge est également destinée à subir une supernova. Son ancien partenaire est maintenant probablement un objet compact, comme une étoile à neutrons ou un trou noir, et le compagnon empruntera probablement cette voie également.

    La proximité des étoiles compagnes d’origine déterminera si elles restent ensemble. Si la distance est trop grande, l’étoile compagne sera projetée hors du système pour errer seule à travers notre galaxie, un destin qui pourrait expliquer de nombreuses supernovae apparemment solitaires.

    Cependant, si les étoiles étaient suffisamment proches les unes des autres avant la supernova, elles continueront à orbiter l’une autour de l’autre sous forme de trous noirs ou d’étoiles à neutrons. Dans ce cas, ils finiraient par tourner en spirale l’un vers l’autre et fusionneraient, créant ainsi des ondes gravitationnelles.

    C’est une perspective passionnante pour les astronomes, car les ondes gravitationnelles sont une branche de l’astrophysique qui commence seulement à être explorée. Ce sont des vagues ou des ondulations dans le tissu de l’espace-temps lui-même, prédites par Albert Einstein au début du XXe siècle. Les ondes gravitationnelles ont d’abord été directement observées par l’Observatoire des ondes gravitationnelles de l’interféromètre laser.

    « Avec le compagnon survivant de SN 2013ge, nous pourrions potentiellement voir la préquelle d’un événement d’ondes gravitationnelles, bien qu’un tel événement se déroulerait encore environ un milliard d’années dans le futur », a déclaré Fox.

    Fox et ses collaborateurs travailleront avec Hubble pour constituer un plus grand échantillon d’étoiles compagnes survivantes à d’autres supernovae, redonnant ainsi de la compagnie à SN 2013ge.

    « Il y a un grand potentiel au-delà de la simple compréhension de la supernova elle-même. Puisque nous savons maintenant que la plupart des étoiles massives de l’univers se forment en paires binaires, les observations des étoiles compagnes survivantes sont nécessaires pour aider à comprendre les détails derrière la formation binaire, l’échange de matériaux et la co- C’est une période passionnante pour étudier les étoiles », a déclaré Fox.

    « Comprendre le cycle de vie des étoiles massives est particulièrement important pour nous car tous les éléments lourds sont forgés dans leurs noyaux et à travers leurs supernovae. Ces éléments constituent une grande partie de l’univers observable, y compris la vie telle que nous la connaissons », a ajouté le co-auteur Alex Filippenko. de l’Université de Californie à Berkeley.

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