Illustration d’une vache dans l’espace Shutterstock
Une explosion qui a déconcerté les astronomes en 2018 a peut-être enfin une explication. Les observations des rayons X de l’explosion ont révélé qu’il s’agissait probablement d’une étoile massive qui n’a explosé que partiellement, laissant derrière elle soit une étoile à neutrons dense, soit un petit trou noir – quelque chose que nous soupçonnions depuis longtemps de se produire, mais que nous n’avions jamais vu jusqu’à présent.
Lorsque les astronomes ont repéré AT2018cow – surnommée “la vache” en raison de l’ordre aléatoire des lettres dans sa désignation officielle – il n’a fallu que quelques jours pour atteindre sa luminosité maximale. La plupart des supernovae mettent des semaines à des mois pour atteindre leurs sommets. Elle était également 10 à 100 fois plus lumineuse que les supernovae typiques.
Cela rendait l’explication difficile. “Ce saut soudain dans l’espace était vraiment inhabituel, et nous n’en voyons pas beaucoup. C’est le plus proche et le mieux étudié », déclare Kate Maguire du Trinity College Dublin en Irlande, qui fait partie de l’équipe qui l’a découvert. « C’est un objet tellement extrême, tellement brillant, tellement rapide, qu’il nous lance un défi en termes de modèles traditionnels.
C’était si inhabituel que les astronomes du monde entier ont immédiatement commencé à l’observer. « Nous regardons les étoiles exploser tout le temps – les supernovae sont très courantes maintenant, et il y a beaucoup de différences finalement assez mineures – mais il est vraiment rare que vous regardiez quelque chose et que vous disiez simplement : « Je n’ai aucune idée de ce que c’est », », explique Daniel Perley de l’Université John Moores de Liverpool au Royaume-Uni. « Il y avait tellement de choses qui rendaient ça bizarre. »
Heureusement, parce que la vache est relativement proche, à environ 195 millions d’années-lumière, il a été possible d’utiliser divers télescopes pour l’observer dans différentes longueurs d’onde de lumière. Dheeraj Pasham du Massachusetts Institute of Technology et ses collègues ont utilisé le télescope spatial Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) pour capturer les rayons X provenant des conséquences de l’explosion sur une période d’environ deux mois.
Ils ont découvert que la force de ce rayonnement oscillait de haut en bas toutes les 4,4 millisecondes. En règle générale, la vitesse d’oscillation de la lumière provenant d’un objet dans l’espace est proportionnelle à la taille de cet objet, les chercheurs ont donc calculé que l’objet au centre de la vache ne doit pas faire plus de 1 300 kilomètres de diamètre.
Cela signifie qu’il doit s’agir d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir relativement petit, appelés objets compacts. “Les gens soupçonnaient que ce genre d’explosions extrêmes pourrait être la naissance de trous noirs ou d’étoiles à neutrons, mais c’est un dernier élément de preuve qui, je pense, règle vraiment l’affaire”, a déclaré Pasham.
L’objet au centre de la vache pourrait être l’un ou l’autre, mais il est plus difficile de trouver un modèle d’étoile à neutrons qui s’adapte car l’oscillation de la lumière est constante. « Dans la plupart des modèles d’étoiles à neutrons, vous ne vous attendriez pas à ce qu’elle soit stable », explique Perley. “D’autres observations sur cet objet indiquent également qu’il s’agit d’un trou noir.” La combinaison de ce travail avec d’autres données de la vache suggère qu’elle s’est probablement formée après l’échec d’une supernova dans laquelle une partie de la matière a explosé et d’autres sont retombés sur elle-même.
Quel que soit le type d’objet compact qui se trouve au cœur de la vache, le fait que nous l’ayons repéré quelques jours après l’explosion est un gros problème, dit Pasham. « Quand vous allez à l’école, vous apprenez que lorsque les étoiles explosent, des trous noirs et des étoiles à neutrons naissent, mais personne n’a réellement détecté un objet compact immédiatement après une supernova », dit-il. “Cela confirme quelque chose que nous pensions vrai depuis longtemps, à savoir que juste après une supernova, des objets compacts peuvent naître.”
Référence de la revue : Astronomie de la nature, DOI : 10.1038 / s41550-021-01524-8
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