Révéler en 3D le cœur d’une étoile qui vient d’exploser (Vidéos)

Restes supernova 17

Il y a un peu plus de 30 ans, des astronomes ont assisté à un événement cosmique rare et incroyablement violent : une étoile mourante qui explosait à quelque 168 000 années-lumière de la terre, avec une intensité de 100 millions de Soleils.

Cette éruption stellaire, surnommée supernova 1987A,  était si brillante que ce fut la première supernova observable à l’œil nu en près de 400 ans. Et maintenant, pour la première fois, des scientifiques ont sondé le cœur de cette étoile qui explosait et ils ont détecté les débuts moléculaires de nouveaux corps cosmiques se formant en elle.

Cette visualisation scientifique illustre l’évolution de la Supernova 1987A du gonflement initial de l’étoile à l’explosion de la supernova, avec l’onde de choc en expansion et la formation de molécules détectées par ALMA dans les restes. (A. Angelich et B. Saxton/ NRAO/ AUI/ NSF/ NASA/ STScI / CfA / ESO/ MIT)

À l’aide de l’Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) au Chili, les chercheurs ont pu analyser et cartographier en 3D la structure des nouvelles molécules prenant forme dans les suites de la supernova et découvrir de nouveaux éléments chimiques qui n’avaient pas été détectés auparavant à l’intérieur.

Selon l’astronome Rémy Indebetouw de l’université de Virginie, Etats-Unis :

Lorsque cette supernova a explosé, il y a plus de 30 ans, les astronomes en savaient beaucoup moins sur la façon dont ces événements réorganisent l’espace interstellaire et comment les débris chauds et brillants d’une étoile éclatée finissent par refroidir et produire de nouvelles molécules.

Grâce à l’ALMA, nous pouvons enfin voir de la “poussière d’étoiles” froide lorsqu’elle se forme, révélant des idées importantes sur l’étoile originale elle-même et sur la façon dont les supernovas créent les éléments de base des planètes.

Représentation artistique de la Supernova 1987A (clic pour agrandir). Les régions froides et internes des restes de l’étoile éclatée sont en rouge, là où d’énormes quantités de poussière ont été détectées et imagées par l’ALMA. Cette région interne est contrastée avec la coque externe en bleu, où l’énergie de la supernova rentre en collision (en vert) avec l’enveloppe de gaz éjectée de l’étoile avant sa détonation. (A. Angelich/ NRAO/ AUI/ NSF)
RA Restes supernova 17

Bien que les supernovas sont plus souvent connues pour leurs capacités destructrices, étant donné qu’elles signalent la mort des étoiles et peuvent mettre en danger tout ce qui se trouve dans l’espace qui les entoure, elles produisent également des réactions chimiques qui donnent naissance à la poussière cosmique (milieu interstellaire), qui peut former les fondements de nouvelles étoiles et planètes.

L’équipe d’Indebetouw a utilisé l’ALMA pour observer le noyau de SN 1987A à des longueurs d’onde millimétriques, donnant un aperçu sans précédent du cœur de l’étoile qui explosait. Ils ont ainsi pu cartographier la structure et le rémanent (les restes) de la supernova en 3D, révélant l’emplacement et l’abondance des molécules qui venaient de se former à l’intérieur, comprenant du monoxyde de silicium (SiO) et du monoxyde de carbone (CO).

Une image tridimensionnelle des molécules formées dans le rémanent de la supernova, SN 1987A. Les zones violettes indiquent l’emplacement des molécules de monoxyde de silicium (SiO). La zone jaune marque l’emplacement des molécules de monoxyde de carbone (CO). L’anneau bleu est une donnée réelle de Hubble (hydrogène ou H-alpha) qui a été agrandie artificiellement en 3-D. (ALMA/ ESO/ NAOJ/ NRAO/ R. Indebetouw/ NASA/ ESA/ Hubble)

Nous n’avons jamais eu ce genre de données du noyau de SN 1987A, mais l’équipe ne s’est pas arrêtée là. Dans une autre étude, les chercheurs décrivent comment l’ALMA a révélé la présence d’autres formations moléculaires non détectées auparavant à l’intérieur de la supernova, comme le cation formylium (HCO+) et le monoxyde de soufre (SO).

Selon Indebetouw :

Ces molécules n’ont jamais été détectées dans un nouveau rémanent de supernova avant. HCO + est particulièrement intéressant, car sa formation nécessite un mélange particulièrement vigoureux pendant l’explosion.

Selon les chercheurs, la découverte de ces nouvelles molécules signifie que d’autres formations encore non détectées pourraient également être présentes dans le noyau et qu’elles pourraient ébranler notre compréhension de la façon dont les molécules et la poussière cosmique se forment au cours de ces intenses événements cosmiques.

Selon, Mikako Matsuura de l’université de Cardiff au Royaume-Uni et qui a participé à cette dernière étude :

C’est la première fois que nous trouvons ces types de molécules au sein d’une supernova, ce qui remet en question nos vieilles hypothèses selon lesquelles ces explosions détruisent toutes les molécules et les poussières présentes dans une étoile.

La première étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters : Very Deep inside the SN 1987A Core Ejecta: Molecular Structures Seen in 3D et la seconde dans The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : ALMA spectral survey of Supernova 1987A – molecular inventory, chemistry, dynamics and explosive nucleosynthesis. Présentée sur le site du NRAO : Heart of an Exploded Star Observed in 3-D et sur le site de l’université de Cardiff : Cosmic “dust factory” reveals clues to how stars are born.

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