L’une des caractéristiques les plus étranges de notre Univers est l’existence de ce que vous pourriez appeler des “étoiles à double cœur”. De nombreuses étoiles font partie d’un système multi-étoiles et, dans certains cas, leurs orbites sont extrêmement proches. Ajoutez à cela le fait que les étoiles peuvent s’étendre en vieillissant, et vous obtenez une situation dans laquelle les bords extérieurs d’une étoile peuvent en engloutir une seconde. La friction peut alors rapprocher les orbites des étoiles, entraînant le noyau des deux étoiles en orbite dans une grande enveloppe de plasma partagée.
Les choses peuvent encore se compliquer si l’on considère que les étoiles n’auront pas nécessairement des cycles de vie bien alignés – l’une d’entre elles pourrait facilement exploser avant l’autre, laissant derrière elle un trou noir ou une étoile à neutrons. Cela peut conduire à des situations bizarres, comme une étoile qui remplace son noyau par une étoile à neutrons.
Maintenant, les chercheurs disent qu’ils ont probablement trouvé une alternative plus violente à cette fusion. Dans ce cas, l’étoile à neutrons ne s’est pas bien installée dans le noyau de son étoile compagne. Au lieu de cela, l’étoile compagnon a perdu ses couches externes dans l’espace et a ensuite vu son noyau perturbé d’une manière qui l’a fait exploser.
Quelque chose de nouveau
L’objet en question, techniquement nommé VT J121001+495647, a été identifié par une équipe qui a comparé deux relevés différents du ciel effectués à des fréquences radio. Les chercheurs ont recherché des objets qui étaient présents lors d’un relevé entre 2017 et 2018 et qui n’étaient pas présents lorsque la même zone du ciel était couverte lors d’un relevé de 1994 à 2005. Le plus brillant de ces objets était VT J121001+495647.
Une vérification d’une raie d’émission d’hydrogène de l’objet a indiqué qu’elle était très large au lieu de former un pic pointu. Cela nous indique que le VT J121001+495647 a plusieurs composants. Certains se dirigent vers nous, donc la lumière qu’ils produisent est décalée vers le bleu, élargissant le pic dans cette direction. D’autres s’éloignent de nous et élargissent ainsi le pic dans le sens rouge. L’explication la plus simple de cette activité est que VT J121001+495647 est le débris d’une étoile explosée, s’étendant dans toutes les directions.
Plus précisément, nous voyons ces débris s’écraser sur le matériau qui a été éjecté de l’étoile plus tôt, avant son explosion. Mais les chercheurs calculent que la quantité totale de masse éjectée plus tôt doit être au moins la même que la masse du Soleil, une grande quantité de matière, trop grande pour être prise en compte par un processus semblable au vent solaire. Le matériau doit donc avoir été éjecté relativement récemment pour que les débris de la supernova s’y écrasent déjà.
Pour compliquer encore les choses, l’équipe a recherché dans les archives des événements inhabituels au même endroit et en a trouvé un : un sursaut de rayons X capté par un instrument de la Station spatiale internationale. L’événement était inhabituel par rapport à d’autres sursauts de rayons X en ce sens qu’il était très lumineux mais bref, et qu’il ne s’étendait pas aux longueurs d’onde de plus haute énergie. Le sursaut date de trois ans avant l’imagerie de VT J121001+495647, il pourrait donc provenir de la supernova elle-même. Mais la durée et l’énergie du sursaut ne correspondaient pas à ce que nous voyons généralement lors de la formation d’étoiles à neutrons ou de trous noirs.
Donner du sens à tout
En rassemblant toutes les données, nous avons la preuve que l’étoile a éjecté beaucoup de matière quelques années avant d’exploser, et le moment de cette éruption peut être lié à un sursaut de rayons X. Il existe plusieurs façons d’expliquer ce phénomène, mais la plupart ne semblent pas particulièrement bien correspondre aux données. Par exemple, les instabilités dans les réactions de fusion au cœur de l’étoile peuvent provoquer une éruption, mais elles ne sont suffisamment importantes pour cracher que la matière d’un Soleil au cours des dernières années avant l’explosion. Et si cela se produisait, le matériau serait toujours plus proche de l’endroit où se trouvait l’étoile qu’il ne l’est réellement.
Les interactions avec une étoile compagne pourraient potentiellement produire une coquille de matériau de la bonne densité et de la bonne distance. Mais les chances qu’elles se produisent si près de l’explosion de l’étoile sont extrêmement faibles.
Les chercheurs proposent donc une alternative : l’éjection de matière s’est produite par des interactions avec un objet compagnon, et les interactions sont ce qui a déclenché la supernova.
Les idées théoriques derrière cette idée ont été expliquées dans une série d’articles publiés au milieu de la dernière décennie. Si l’étoile compagne a déjà explosé, ce serait alors sous la forme d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir. Si ce corps se retrouvait à l’intérieur de l’enveloppe de l’étoile normale, il formerait un disque d’accrétion et des jets, qui projetteraient une grande partie du matériau dans les couches externes de l’étoile, formant le matériau le plus éloigné créant le signal radio.
Cependant, si l’objet compagnon compact se retrouve suffisamment près du noyau de l’étoile, il pourrait perturber le noyau via des interactions de marée. C’est un problème car la fusion ordonnée des éléments dans le noyau fournit l’énergie nécessaire pour empêcher la gravité de faire s’effondrer l’étoile. Des problèmes avec le noyau et le tout peut s’effondrer, produisant une supernova. Au cours de ce processus, le compagnon en chute aurait pu former brièvement un disque d’accrétion et des jets, qui expliqueraient alors le sursaut de rayons X trouvé dans les archives.
L’étoile devait de toute façon être suffisamment massive pour exploser à un moment donné, mais la perturbation a accéléré le processus.
Il y a quelques autres objets bizarres que nous avons vus dans le passé qui auraient pu être créés par un mécanisme similaire. Malheureusement, nous n’avons pas la même richesse de données sur eux que nous avons pour VT J121001+495647, donc le calendrier des événements ne peut pas être déterminé avec précision. Mais avec un bon modèle de ce qu’il faut rechercher, ne soyez pas surpris si nous sommes maintenant capables d’en identifier d’autres.
Science, 2021. DOI : 10.1126/science.abg6037 (À propos des DOI).
