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Nouvelle hypothèse concernant l'origine des supernovas de type Ia

On désigne par le terme de supernova l'ensemble des phénomènes qui résultent de l'implosion d'une étoile en fin de vie, notamment une gigantesque explosion qui s'accompagne d'une augmentation brève mais considérable de sa luminosité.

 Cela les rend visibles à l'œil nu à de plus grandes distances que celle des étoiles proches. 

 Vue depuis la Terre, une supernova apparaît donc souvent comme une étoile nouvelle, alors qu'elle correspond à la disparition d'une étoile. Bien qu'il s'en produise une toutes les deux ou trois secondes dans l'Univers observable, il s'agit d'événements rares à l'échelle humaine : leur taux est estimé à environ une à trois par siècle dans notre galaxie. Aucune supernova n'y a été observée depuis l'invention du télescope. Les supernovas observées proviennent donc d'autres galaxies.

Les astronomes ont réparti les supernovas en différentes classes, suivant les composants gazeux qui apparaissent dans leur lumière étudiée par spectrométrie (décomposition à travers un prisme). L'élément principal entrant en jeu dans la classification est la présence ou non d'hydrogène. Si le spectre d'une supernova ne contient pas d'hydrogène, elle est dite type I. Il contient alors en général de l'hélium, élément le plus répandu dans l'univers après l'hydrogène. Les supernovas de type Ia (SNIa) ne présentent ni hydrogène ni hélium dans leur spectre mais du silicium.

La matière expulsée par une supernova s'étend dans l'espace, formant un type de nébuleuse appelé rémanent de supernova. La durée de vie de ce type de nébuleuse est relativement limitée à l'échelle astronomique. La matière étant éjectée à très grande vitesse (plusieurs milliers de kilomètres par seconde), le rémanent se dissipe relativement vite, en quelques centaines de milliers d'années. Mais vue de la Terre le rémanent est suffisamment stable pour apparaître fixe à l'observation. Ceci permet de les considérer comme des chandelles cosmiques. En 1998, c'est par l'observation de SNIa dans des galaxies éloignées que les physiciens ont découvert que l'expansion de l'univers s'accélérait à une vitesse rapide.

Selon un article référencé ci-dessous d'une équipe d'astronomes de l'observatoire de Carnegie Mellon, en Pennsylvanie, dirigée par Juna Kollmier, cette équipe pense avoir découvert la source encore discutée des explosions formant les supernovas. Des observations faites à partir de l'observatoire Magellan au Chili ont montré que la supernova nommé ASASSN-18tb comportait de l'hydrogène dans son spectre. Or celle-ci avait été classée comme de Type Ia et n'aurait pas du en comporter.

Ce type de supernova provient de l'explosion thermonucléaire d'une étoile dite naine blanche faisant partie d'une étoile binaire constitué de deux étoiles proches l'une de l'autre orbitant autour d'un centre commun. Mais la cause de l'explosion de la naine blanche restait encore mystérieuse. On pensait généralement qu'elfe attirait de plus en plus de matière de son étoile compagnon, jusqu'à atteindre une densité provoquant son explosion. Pour essayer d'en comprendre mieux la cause, l'équipe de Carnegie avait entrepris le recensement pour étude d'un certain nombre de supernovas de type Ia, en liaison avec des collègues de l'université de Pékin et du Weizmann Institute of Science en Israël.

Ils ont vérifié que les rares supernovas de Type Ia comportant de l'hydrogène dans leur spectre provenait de jeunes étoiles en formation dans un milieu riche en hydrogène. Or ASASSN-18tb s'est produite dans une galaxie formée d'étoiles vieilles. Ils pensent pouvoir en conclure que l'explosion provient de la collision entre elles des deux étoiles naines composant une étoile binaire. De telles collisions n'avaient été jamais été observées. D'où l'intérêt de l'observation. Resterait à en comprendre la cause

Référence

H α emission in the nebular spectrum of the Type Ia supernova ASASSN-18tb

https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/486/3/3041/5426830?redirectedFrom=fulltext

Abstract

As part of the 100IAS survey, a program aimed to obtain nebular-phase spectra for a volume-limited and homogeneous sample of Type Ia supernovae (SNe Ia), we observed ASASSN-18tb (SN 2018fhw) at 139 d past maximum light. ASASSN-18tb was a fast-declining, sub-luminous event that fits well within the observed photometric and spectroscopic distributions of the SN Ia population. We detect a prominent H α emission line (LH α = 2.2 ± 0.2 × 1038 ergs s−1) with FWHM ≈ 1100 km s−1 in the nebular-phase spectrum of this SN Ia. High-luminosity H α emission (LH α ≳ 1040 ergs s−1) has previously been discovered in a rare class of SNe Ia-like objects showing circum-stellar medium (CSM) interactions (SNe Ia–CSM). They predominantly belong to overluminous (Mmax < −19 mag in optical) 1991T-like SNe Ia and are exclusively found in star-forming galaxies. By contrast, ASASSN-18tb is a sub-luminous SN Ia (MB,max ∼ −17.7 mag) found in an early-type galaxy dominated by old stellar populations. We discuss possible origins for the observed hydrogen. Of the 75 SNe Ia for which we have so far obtained nebular spectra in 100IAS, no other SN shows a 1000kms1∼1000kms−1 H α emission line with comparable line luminosity as ASASSN-18tb, emphasizing the rarity of such emission in the nebular phase. Based on preliminary results from our survey, the rate for ASASSN-18tb-like nebular H α emission could be as high as 10 per cent∼10 per cent among sub-luminous SNe Ia.


 

 


 

09/05/2019


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