SN 1987A est la seule supernova visible à l’œil nu au cours des 400 dernières années et la supernova la plus étudiée de l’histoire. L’événement était une supernova avec effondrement du cœur, ce qui signifie que les restes compactés en son cœur formaient soit une étoile à neutrons, soit un trou noir. Les preuves d’un objet aussi compact sont recherchées depuis longtemps, et bien que des preuves indirectes de la présence d’une étoile à neutrons aient déjà été trouvées, c’est la première fois que les effets de l’émission à haute énergie de la probable jeune étoile à neutrons sont détectés.
Webb a observé la meilleure preuve à ce jour de l’émission d’une étoile à neutrons dans SN 1987A. Crédit image : NASA / ESA / CSA / STScI / C. Fransson, Université de Stockholm / M. Matsuura, Université de Cardiff / MJ Barlow, University College London / PJ Kavanagh, Université Maynooth / J. Larsson, KTH Royal Institute of Technology.
SN1987A a été observée pour la première fois le 23 février 1987 au bord du Grand Nuage de Magellan, à quelque 163 000 années-lumière.
Il s’agit de la première supernova observée à l’œil nu depuis que Johannes Kepler en a été témoin il y a plus de 400 ans.
Environ deux heures avant la première observation en lumière visible de SN 1987A, trois observatoires à travers le monde ont détecté une explosion de neutrinos ne durant que quelques secondes.
Les deux différents types d’observations étaient liés au même événement de supernova et ont fourni des preuves importantes pour éclairer la théorie sur la manière dont les supernovae s’effondrent.
Cette théorie supposait que ce type de supernova formerait une étoile à neutrons ou un trou noir.
Depuis, les astronomes recherchent des preuves de l’un ou l’autre de ces objets compacts au centre du matériau résiduel en expansion.
Des preuves indirectes de la présence d’une étoile à neutrons au centre du rémanent ont été découvertes au cours des dernières années, et des observations de restes de supernova beaucoup plus anciens, tels que le Nébuleuse du Crabe — confirment que des étoiles à neutrons se trouvent dans de nombreux restes de supernova.
Cependant, aucune preuve directe de la présence d’une étoile à neutrons à la suite de SN 1987A n’avait été observée jusqu’à présent.
“D’après les modèles théoriques de SN 1987A, l’explosion de neutrinos de 10 secondes observée juste avant la supernova impliquait qu’une étoile à neutrons ou un trou noir s’était formé lors de l’explosion”, a déclaré l’astronome Claes Fransson de l’Université de Stockholm, auteur principal de l’étude.
“Mais nous n’avons observé aucune signature convaincante d’un tel objet nouveau-né provenant d’une explosion de supernova.”
“Grâce à cet observatoire, nous avons maintenant trouvé des preuves directes de l’émission déclenchée par le nouveau-né objet compact, très probablement une étoile à neutrons.”
Dans l’étude, le Dr Fransson et ses collègues ont utilisé le MIRI et NIRSpec instruments du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA pour observer SN 1987A dans les longueurs d’onde infrarouges et ont trouvé des traces d’atomes lourds d’argon et de soufre dont les électrons externes avaient été dépouillés (c’est-à-dire que les atomes avaient été ionisés) près de l’endroit où l’explosion de l’étoile s’est produite .
Ils ont modélisé divers scénarios et ont découvert que ces atomes n’auraient pu être ionisés que par le rayonnement ultraviolet et les rayons X d’une étoile à neutrons chaude et refroidie ou, alternativement, par les vents de particules relativistes accélérés par une étoile à neutrons en rotation rapide et interagissant avec le matériau de la supernova environnante. (nébuleuse du vent pulsar).
Si le premier scénario est vrai, la surface de l’étoile à neutrons serait d’environ un million de degrés, après s’être refroidie d’environ 100 milliards de degrés au moment de sa formation au cœur de l’effondrement plus de 30 ans plus tôt.
“Notre détection avec les spectromètres MIRI et NIRSpec de Webb de fortes raies d’émission d’argon et de soufre ionisées depuis le centre même de la nébuleuse qui entoure SN 1987A est une preuve directe de la présence d’une source centrale de rayonnements ionisants”, a déclaré le professeur Mike Barlow de l’University College de Londres. .
“Nos données ne peuvent être équipées que d’une étoile à neutrons comme source d’énergie de ce rayonnement ionisant.”
“Ce rayonnement peut être émis depuis la surface d’un million de degrés de l’étoile à neutrons chauds, ainsi que par une nébuleuse de vent pulsar qui aurait pu être créée si l’étoile à neutrons tournait rapidement et entraînait des particules chargées autour d’elle.”
“Le mystère de savoir si une étoile à neutrons se cache dans la poussière dure depuis plus de 30 ans et il est passionnant que nous l’ayons résolu.”
“Les supernovae sont les principales sources d’éléments chimiques qui rendent la vie possible. Nous voulons donc que nos modèles soient corrects.”
« Il n’existe aucun autre objet comme l’étoile à neutrons de SN 1987A, si proche de nous et s’étant formée si récemment. Parce que le matériau qui l’entoure s’étend, nous en verrons davantage au fil du temps.
“Pour créer les ions que nous avons observés dans les éjectas, il était clair qu’il devait y avoir une source de rayonnement de haute énergie au centre du reste du SN 1987A”, a déclaré le Dr Fransson.
“Dans cet article, nous discutons de différentes possibilités, constatant que seuls quelques scénarios sont probables, et tous impliquent une étoile à neutrons nouvellement née.”
Le papier a été publié dans l’édition du 22 février 2024 de la revue Science.
_____
C.Fransson et autres. 2024. Lignes d’émission dues aux rayonnements ionisants d’un objet compact dans les restes de Supernova 1987A. Science 383 (6685) : 898-903 ; est ce que je: 10.1126/science.adj5796
