« Enfin, nous avons la preuve » : le télescope James Webb repère une étoile à neutrons cachée dans l'épave de la célèbre supernova de 1987

[ad_1]

Grâce au télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont mis fin à un jeu de cache-cache céleste qui a duré près d'une décennie après avoir découvert une étoile à neutrons dans l'épave d'une explosion stellaire.

La supernova 1987A représente les restes d’une étoile explosée qui avait autrefois une masse environ 8 à 10 fois supérieure à celle du soleil. Elle est située à environ 170 000 années-lumière dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie naine voisine de la Voie Lactée. La supernova 1987A a été repérée pour la première fois par les astronomes il y a 37 ans, en 1987, d'où l'aspect numérique de son nom. Lors de son explosion, la supernova 1987A a d'abord inondé la Terre de particules fantomatiques appelées neutrinos, puis est devenue visible sous une lumière vive. Cela en a fait la supernova la plus proche et la plus brillante observée dans le ciel nocturne de la Terre depuis environ 400 ans.

De telles explosions de supernova sont responsables de l’ensemencement du cosmos avec des éléments comme le carbone, l’oxygène, le silicium et le fer. Ces éléments deviendront à terme les éléments constitutifs de la prochaine génération d’étoiles et de planètes, et peuvent même former des molécules qui pourraient un jour faire partie intégrante de la vie telle que nous la connaissons. Ces explosions donnent également naissance à des restes stellaires compacts sous la forme d'étoiles à neutrons ou de trous noirs ; depuis 37 ans, les astronomes ne savent pas lequel d'entre eux pourrait se cacher au cœur de la Supernova 1987A.

« Depuis longtemps, nous recherchons des preuves de l'existence d'une étoile à neutrons dans le gaz et la poussière de la Supernova 1987A », a déclaré à Space.com Mike Barlow, professeur émérite de physique et d'astronomie et membre de l'équipe à l'origine de cette découverte. . « Enfin, nous avons les preuves que nous recherchions. »

En rapport: 35 images époustouflantes du télescope spatial James Webb

Comment une étoile à neutrons se cache-t-elle pendant 4 décennies ?

Les étoiles à neutrons naissent lorsque les étoiles massives épuisent leurs réserves de combustible nécessaires à la fusion nucléaire qui se produit dans leur cœur. Cela coupe l'énergie extérieure provenant du noyau de ces étoiles, ce qui les empêche de s'effondrer sous leur propre gravité.

Lorsqu'un noyau stellaire s'effondre, d'énormes explosions de supernova déchirent les couches externes de l'étoile, les détruisant. Cela laisse derrière elle une étoile « morte » aussi large que la ville moyenne ici sur Terre, mais avec une masse environ une ou deux fois supérieure à celle du soleil ; l'étoile finit par être composée d'un fluide de particules de neutrons, qui constitue la matière la plus dense connue dans l'univers.

Les étoiles à neutrons sont cependant protégées contre un effondrement complet grâce aux effets quantiques se produisant entre les neutrons à l’intérieur de leur intérieur. Ces effets empêchent les neutrons de s’entasser. Cette soi-disant « pression de dégénérescence des neutrons » peut être surmontée si un noyau stellaire a suffisamment de masse – ou si une étoile à neutrons, après sa création, accumule plus de masse. Cela entraînerait la naissance d’un trou noir (si le minimum de masse n’est pas atteint, cela n’arrivera pas.)

Les scientifiques étaient presque sûrs que l'objet de Supernova 1987A était une étoile à neutrons, mais ils ne pouvaient pas exclure la possibilité que cette étoile nouvellement décédée, du moins telle que nous la voyons il y a environ 170 000 ans, n'ait pas rassemblé la masse nécessaire pour se transformer en trou noir.

« Une autre possibilité était que la matière infiltrée aurait pu s'accumuler sur l'étoile à neutrons et la faire s'effondrer en un trou noir. Un trou noir était donc un scénario alternatif possible », a déclaré Barlow. « Le spectre produit par le matériau infaillible n'est cependant pas le bon type de spectre pour expliquer l'émission que nous voyons. »

La Supernova 1987A vue par le télescope spatial Hubble et le télescope spatial James Webb.

Tu as chaud…

L’étoile à neutrons nouvellement identifiée avait échappé à la détection pendant 37 ans car, alors qu’elle était nouveau-née, elle était encore entourée d’un épais voile de gaz et de poussière lancé lors de l’explosion de la supernova qui signalait l’agonie de son étoile génitrice.

« La détection a été entravée par le fait que la supernova a condensé environ la moitié de la masse solaire de poussière dans les années qui ont suivi l'explosion », a déclaré Barlow. « Cette poussière a agi comme un écran radio masquant le centre de Supernova 1987A. »

La poussière est beaucoup moins efficace pour bloquer la lumière infrarouge que pour bloquer la lumière visible. Ainsi, pour voir à travers ce linceul mortel et au cœur de la Supernova 1987A, Barlow et ses collègues se sont tournés vers l'œil infrarouge hautement sensible du JWST, en particulier l'instrument infrarouge moyen et le spectrographe infrarouge proche du télescope.

La preuve irréfutable de cette étoile à neutrons cachée concernait les émissions des éléments argon et soufre provenant du centre de la supernova 1987A. Ces éléments sont ionisés, ce qui signifie que les électrons de leurs atomes ont été retirés. Barlow a déclaré que cette ionisation n'aurait pu se produire qu'en raison du rayonnement émis par une étoile à neutrons.

Les émissions ont permis à l’équipe de limiter la luminosité de l’étoile à neutrons autrefois cachée. Ils ont déterminé qu’elle faisait environ un dixième de la luminosité du soleil.

L’équipe a peut-être déterminé qu’une étoile à neutrons était née de la supernova 1987A, mais tous les mystères de cette étoile à neutrons ne sont pas encore résolus.

En effet, l'ionisation de l'argon et du soufre qui leur a servi de preuve fumante aurait pu être provoquée par une étoile à neutrons de deux manières. Les vents de particules chargées entraînés et accélérés à une vitesse proche de la lumière par une étoile à neutrons en rotation rapide auraient pu interagir avec le matériau de la supernova environnante, provoquant l'ionisation. Ou bien, la lumière ultraviolette et les rayons X émis par la surface à des millions de degrés de l’étoile à neutrons chaude auraient pu retirer les électrons des atomes au cœur de cette épave stellaire.

Si le premier scénario est le bon, alors l’étoile à neutrons au cœur de la Supernova 1987A est en réalité un pulsar entouré d’une nébuleuse de vent pulsar. Les pulsars sont en fait des étoiles à neutrons en rotation. Si ce dernier scénario est la bonne recette pour ces émissions, cependant, cette supernova proche a donné naissance à une étoile à neutrons « nue » ou « nue », dont la surface serait exposée directement à l'espace.

Barlow a suggéré que les chercheurs pourraient être capables de faire la distinction entre une étoile à neutrons nue et une étoile recouverte d'une nébuleuse à vent pulsar en effectuant d'autres observations infrarouges du cœur de Supernova 1987A avec l'instrument NIRSpec du JWST.

« Nous avons actuellement un programme qui collecte des données, qui obtiendront des données avec une résolution 3 ou 4 fois supérieure dans le proche infrarouge », a-t-il conclu. « Ainsi, en obtenant ces nouvelles données, nous pourrons peut-être distinguer les 2 modèles proposés pour expliquer l'émission propulsée par une étoile à neutrons. »

Les recherches de l'équipe ont été publiées jeudi 22 février dans la revue Science.

Initialement publié sur Espace.com.

[ad_2]

Loading

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*