Résumé :
Les restes d'une étoile qui a explosé il y a environ 850 ans remettent en question la compréhension traditionnelle des explosions de supernova. Une équipe de recherche internationale a utilisé le télescope Gemini North pour obtenir les images d'observation les plus claires à ce jour et a découvert qu'il existe un grand nombre de structures gazeuses jusqu'alors non résolues cachées à l'intérieur du célèbre reste de supernova Pa 30. Ce qui est encore plus surprenant, c'est que l'étoile qui a provoqué l'explosion n'a pas été complètement détruite, mais a survécu jusqu'à ce jour.
Pa 30 se trouve à environ 7 500 années-lumière de la Terre. Sa périphérie externe présente une forme radiale semblable à celle d’un pissenlit, c’est pourquoi elle a longtemps attiré l’attention des astronomes. Cette cible a été découverte par un scientifique citoyen en 2013. Plus tard, les astronomes ont déterminé qu'elle était liée à une explosion de supernova enregistrée en 1181 après JC. Cet événement astronomique a été enregistré indépendamment par des astronomes de Chine, du Japon et de la région arabe. Avec cette confirmation, Pa 30 devient l’une des cinq supernovae historiques clairement documentées avant l’invention des télescopes et pour lesquelles des équivalents restants ont finalement été trouvés.
La recherche a été codirigée par Tim Cunningham du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics et Ilaria Caiazzo, professeur adjoint à l'Institut des sciences et technologies d'Autriche (ISTA), et les résultats ont été publiés dans l'Astrophysical Journal.
L'équipe de recherche a utilisé le télescope Gemini North sur Mauna Kea, à Hawaï, pour effectuer des observations à haute résolution du Pa 30. En analysant les longueurs d'onde spécifiques de la lumière émise par le soufre ionisé et l'oxygène doublement ionisé, les chercheurs ont pu observer la structure interne des ruines avec une précision sans précédent.
Les résultats montrent que la nouvelle image révèle environ dix fois plus de structures gazeuses ressemblant à des filaments que celles observées précédemment. Plutôt que des flux fluides et continus, ces structures sont constituées de gros nœuds de gaz étroitement serrés, comme des perles sur un fil.
Caiazzo a déclaré que Pa 30 étant relativement proche de la Terre, les scientifiques peuvent voir des détails si riches. Elle a souligné que l'échelle de chaque nœud gazeux est extrêmement grande et que même la zone du système solaire s'étendant du soleil à l'orbite de Neptune peut facilement en accueillir plus de dix. La constance de la forme et de la taille de ces nœuds de gaz est particulièrement surprenante. L’équipe de recherche espère expliquer leur mécanisme de formation à l’aide de modèles théoriques à l’avenir.
La recherche a également confirmé que l'étoile située au centre de la relique est une « étoile zombie » qui a survécu à l'explosion d'une supernova de type Iax.
La supernova de type Iax est un événement d'explosion incomplète extrêmement rare. Contrairement aux supernovae traditionnelles qui détruisent complètement l’étoile, ce type d’explosion laisse derrière lui un noyau restant. Pa 30 est actuellement le seul vestige connu de supernova de type Iax dans la Voie Lactée. Bien que les scientifiques aient trouvé des objets similaires dans d’autres galaxies, Pa 30 est le seul cas où une étoile survivante a été directement observée.
Des recherches antérieures pensaient que Pa 30 pourrait avoir été formé par la collision de deux étoiles naines blanches. Les naines blanches sont les restes d'étoiles à haute densité qui ont évolué, avec un volume proche de la taille de la Terre mais une masse extrêmement élevée. Lorsque deux naines blanches entrent en collision, elles peuvent déclencher une rare explosion de supernova de type Iax.
Dans de nombreux événements de supernova, comme l'explosion n'est pas complètement symétrique, les objets survivants acquièrent généralement une vitesse semblable à celle d'un « recul » et sont violemment repoussés du centre de l'explosion. Cependant, l’équipe de recherche a découvert que les étoiles survivantes de Pa 30 sont situées presque exactement au centre de la nébuleuse et que leurs vitesses de mouvement latéral sont extrêmement lentes.
Caiazzo a expliqué que la conservation de l'impulsion en physique signifie que si le processus d'explosion est hautement symétrique, le matériau éjecté devrait également maintenir une distribution symétrique, et l'étoile restante ne gagnera pas de vitesse de recul significative. Les mesures de l'équipe ont montré que la limite supérieure de la vitesse latérale de l'étoile était si petite qu'elle pouvait à peine être vue quitter le site de l'explosion.
Cette découverte fournit des indices importants pour comprendre comment se forment les supernovae de type Iax.
Bien que les supernovae de type Iax soient rares, les chercheurs pensent qu'il pourrait y avoir de nombreuses autres reliques de ce type cachées dans la Voie Lactée. Cunningham a souligné que l'histoire des humains enregistrant de manière fiable les événements d'explosion stellaire ne remonte qu'à environ mille ans, on ne peut donc pas exclure qu'il existe un grand nombre de cibles similaires qui n'ont pas encore été découvertes, mais qui sont simplement cachées dans les régions sombres au plus profond de la Voie Lactée.
Il a déclaré que les scientifiques sont très chanceux de pouvoir étudier un corps céleste aussi spécial maintenant, car cette explosion s'est non seulement produite dans une période historique, mais a également laissé des enregistrements d'observation indépendants de plusieurs civilisations, fournissant des coordonnées temporelles précieuses pour l'astronomie moderne.
L'équipe de recherche estime qu'à mesure qu'une nouvelle génération de grands télescopes continue d'être utilisée, les humains devraient découvrir davantage de systèmes « d'étoiles zombies » similaires. Dans le même temps, le Pa 30 deviendra également un échantillon de référence important pour l'identification de tels objets.
À l'heure actuelle, il reste encore de nombreux mystères non résolus dans Pa 30, comme par exemple la façon dont se forment ces nœuds de gaz aux structures très uniformes. Les chercheurs espèrent utiliser à l’avenir des observations plus approfondies et des analyses de données massives pour sélectionner des cibles candidates dans la Voie lactée et les galaxies voisines.
Cunningham a déclaré que l'astronomie moderne est entrée dans l'ère du Big Data et que les caractéristiques uniques affichées par Pa 30 aideront les chercheurs à trouver davantage de reliques similaires à partir de données d'observation massives.
Caiazzo a souligné qu'à mesure que la distance d'observation augmente, les signaux célestes deviendront plus faibles et plus difficiles à résoudre. Bien que les supernovae de type Iax puissent être détectées dans des galaxies lointaines, leurs structures résiduelles restent souvent non résolues. Par conséquent, une cible relativement proche et bien préservée comme le Pa 30 est particulièrement précieuse. À l’avenir, l’équipe de recherche prévoit d’utiliser les propriétés uniques du Pa 30 pour continuer à rechercher davantage d’étoiles qui ont explosé mais ont survécu dans la Voie lactée et les galaxies environnantes.
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