Une Collision Stellaire déclenche une Explosion de Supernova

Une Collision Stellaire déclenche une Explosion de Supernova

Une Collision Stellaire
Des débris en mouvement rapide d’une explosion de supernova déclenchée par une collision stellaire s’écrasent sur des matériaux jetés plus tôt et les chocs provoquent une émission radio lumineuse vue par le VLA. Crédit : Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Une Collision Stellaire

Les astronomes ont trouvé des preuves remarquables qu’une grande étoile à neutrons ou à neutrons s’est frayée un chemin jusque dans le cœur d’une étoile amie et a déclenché le décollage de cette étoile comme une supernova. Les astronomes ont été pourtant informés de la collision stellaire par des informations du Very Large Selection Sky Survey (VLASS), un travail pluriannuel utilisant Karl G. Jansky Huge Variety (VLA) de la National Scientific Research Structure.

“Les théoriciens avaient prévu que cela pourrait arriver, mais c’est la toute première fois que nous voyons une telle occasion”, a déclaré Dillon Dong, étudiant diplômé à Caltech et auteur principal d’un article rapportant la découverte dans la revue Science.

Les images de VLASS

Le premier indice est venu lorsque les chercheurs ont examiné les images de VLASS, qui ont commencé leurs observations en 2017, ainsi que localisé des choses produisant brillamment des ondes radio, mais qui n’étaient pas apparues dans une précédente étude du ciel de VLA, appelée Faint Images of the Radio Skies à Vingt centimètres (PREMIER). 

Ils ont fait des observations successives de l’objet, marqué VT 1210 +4956, en utilisant le VLA d’Hawaï et le télescope Keck. Puis, déterminé que l’émission radio lumineuse provenait des frontières d’une galaxie naine; formant donc des étoiles à quelque 480 millions d’années-lumière de la planète. Ils ont découvert plus tard qu’un outil à bord de la station spatiale internationale avait détecté une rafale de rayons X provenant de l’objet en 2014.

La danse de la mort

Les informations de tous ces suivis ont ainsi permis aux astronomes de rassembler l’histoire remarquable d’une danse de la mort longue de plusieurs siècles entre deux étoiles massives. Comme beaucoup d’étoiles sont plus grandes que notre Soleil, alors ces deux étoiles sont nées comme une paire binaire; en orbite étroite l’une autour de l’autre. L’un d’entre eux était plus substantiel que l’autre. Et a progressé plus rapidement tout au long de sa durée de vie normale, alimentée par la fusion nucléaire et a décollé comme une supernova, laissant derrière lui soit un vide important. Soit une étoile à neutrons superdense.

Une Collision Stellaire
La séquence des événements — Dans le sens des aiguilles d’une montre, en partant du haut à gauche : (1.) Une étoile à neutrons ou un trou noir orbite autour d’une étoile compagnon « normale » (bleu clair), se rapprochant pendant des milliers d’années. (2.) L’étoile à neutrons ou le trou noir pénètre dans l’atmosphère de son compagnon, projetant du gaz vers l’extérieur dans une spirale en expansion. (3.) Lorsque l’intrus atteint le noyau du compagnon, le matériau forme brièvement un disque qui propulse un jet ultrarapide vers l’extérieur, poussant son chemin hors de l’étoile. La fusion nucléaire qui maintenait le noyau du compagnon contre sa propre gravité est perturbée, déclenchant un effondrement et une explosion de supernova qui s’ensuit. (4.) Le matériau projeté par l’explosion de la supernova rattrape le matériau projeté par l’interaction précédente, provoquant de fortes ondes de choc qui produisent les ondes radio observées avec le VLA. Crédit : Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

L’orbite de la grande étoile du vide

L’orbite de la grande étoile du vide aussi à neutrons s’est progressivement étendue plus près de son ami. Et il y a environ 300 ans, elle est entrée dans l’ambiance du copain, commençant la danse de la mort. Maintenant, l’interaction a commencé à projeter du gaz loin du compagnon dans la pièce. Le gaz expulsé, en spirale externe, a créé un anneau croissant en forme de beignet, appelé tore, autour des deux.

En fin de compte, la grande étoile à neutrons a rendu ses moyens internes au noyau de la célébrité; perturbant la fusion nucléaire générant la puissance qui empêchait le noyau de s’effondrer de sa gravité. Au fur et à mesure que le noyau tombait, il formait rapidement un disque de matière en orbite très proche du cambrioleur. Poussait un jet de matière à l’extérieur du disque; à des vitesses proches de celle de la lumière, forant son chemin avec l’étoile.

Une Collision Stellaire
Un objet compact (un trou noir ou une étoile à neutrons) au cœur de son énorme compagnon stellaire. L’accrétion rapide sur l’objet compact l’a amené à former un disque d’accrétion et à lancer une paire de jets à presque la vitesse de la lumière. Ces jets ont traversé l’étoile, qui est sur le point d’exploser dans une supernova en raison de l’énorme quantité d’énergie libérée. Au cours des prochaines années, la matière stellaire explosée se frayera un chemin à travers un tore dense de matière stellaire éjecté par l’objet compact au cours de ses siècles précédents d’inspiration vers le noyau, créant une rémanence radio lumineuse. Crédit : Chuck Carter

Les rayons X

“Ce jet est ce qui a généré les rayons X; vus par l’outil MAXI à bord de la Station spatiale internationale; et cela valide également la date de cette occasion en 2014”, a déclaré Dong.

L’effondrement du noyau de l’étoile l’a fait décoller comme une supernova, à la suite de l’explosion précédente de son frère.

“L’étoile était susceptible de décoller un jour, mais cette fusion a accéléré la procédure”, a déclaré Dong.

Le produit expulsé par la vague de supernova de 2014 s’est pourtant déplacé beaucoup plus rapidement; que le produit jeté plus tôt par la célébrité du copain. Et au moment où VLASS a observé l’article, l’explosion de supernova était en collision avec ce produit; créant des chocs adéquats qui ont généré l’émission radio lumineuse vu par le VLA.

Les phénomènes transitoires

“Tous les éléments de ce problème de la collision stellaire s’emboîtent alors pour éclairer cette histoire fantastique”. A déclaré Gregg Hallinan de Caltech. “Le vestige d’une étoile; qui a explosé il y a très longtemps a plongé dans son copain, le faisant, lui aussi, exploser”. A-t-il ajouté.

Hallinan a ainsi déclaré que le secret de l’exploration était VLASS;qui image l’ensemble du ciel visible à la latitude du VLA – environ 80 pour cent du ciel. Trois fois sur sept ans. L’un des objectifs de VLASS est de découvrir des phénomènes transitoires; tels que des explosions de supernova, qui émettent de manière vibrante aux longueurs d’onde radio. Cette supernova, provoquée par une fusion stellaire, a néanmoins été une surprise.

“De toutes les choses que nous pensions découvrir avec VLASS, celle-ci n’en faisait pas partie”, a déclaré Hallinan.


Publié à l’origine sur Sciencedaily.com. Lire l’article d’origine.

Référence: D. Z. Dong et al, A transient radio source consistent with a merger-triggered core collapse supernova, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abg6037

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