Une explosion envoie une étoile dévaler la Voie lactée

Selon une nouvelle étude de l’Université de Warwick, une étoile naine blanche qui explose s’est propulsée hors de son orbite avec une autre étoile dans une « supernova partielle » et est en train de dévaler notre galaxie.

Cela ouvre la possibilité à beaucoup plus de survivants de supernovae voyageant à travers la Voie lactée, ainsi qu’à d’autres types de supernovae se produisant dans d’autres galaxies que les astronomes n’ont jamais vues auparavant.

Signalé dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society la recherche, financée par le Leverhulme Trust et le Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC), a analysé une naine blanche qui avait précédemment été trouvée comme ayant une composition atmosphérique inhabituelle. Il révèle que l’étoile était très probablement une étoile binaire qui a survécu à l’explosion de sa supernova, qui l’a envoyée, elle et son compagnon, voler dans la Voie lactée dans des directions opposées.

Les naines blanches sont les noyaux restants des géants rouges après que ces énormes étoiles sont mortes et ont perdu leurs couches externes, se refroidissant au cours de milliards d’années. La majorité des naines blanches ont des atmosphères composées presque entièrement d’hydrogène ou d’hélium, avec des preuves occasionnelles de carbone ou d’oxygène dragué du cœur de l’étoile.

Cette étoile, désignée SDSS J1240 + 6710 et découverte en 2015, ne semblait contenir ni hydrogène ni hélium, composée au lieu d’un mélange inhabituel d’oxygène, de néon, de magnésium et de silicium. À l’aide du télescope spatial Hubble, les scientifiques ont également identifié le carbone, le sodium et l’aluminium dans l’atmosphère de l’étoile, qui sont tous produits lors des premières réactions thermonucléaires d’une supernova.

Cependant, il y a une nette absence de ce que l’on appelle le « groupe du fer » des éléments, le fer, le nickel, le chrome et le manganèse. Ces éléments plus lourds sont normalement cuits à partir des éléments plus légers et constituent les caractéristiques déterminantes des supernovae thermonucléaires. L’absence d’éléments du groupe du fer dans SDSSJ1240 + 6710 suggère que l’étoile n’a traversé qu’une supernova partielle avant que l’incendie nucléaire ne s’éteigne.

Les scientifiques ont pu mesurer la vitesse de la naine blanche et ont constaté qu’elle se déplace à 900 000 kilomètres par heure. Il a également une masse particulièrement faible pour une naine blanche – seulement 40% de la masse de notre Soleil – ce qui serait cohérent avec la perte de masse d’une supernova partielle.

L’auteur principal, le professeur Boris Gaensicke du Département de physique de l’Université de Warwick, a déclaré: « Cette étoile est unique car elle possède toutes les caractéristiques clés d’une naine blanche, mais elle a cette vitesse très élevée et des abondances inhabituelles qui n’ont aucun sens lorsqu’elle est combinée avec sa faible masse. Il a une composition chimique qui est l’empreinte digitale de la combustion nucléaire, une masse faible et une vitesse très élevée: tous ces faits impliquent qu’il doit provenir d’une sorte de système binaire proche et qu’il doit avoir subi un allumage thermonucléaire Cela aurait été une sorte de supernova, mais d’une sorte que nous n’avons jamais vue auparavant. « 

Les scientifiques théorisent que la supernova a perturbé l’orbite du nain blanc avec son étoile partenaire lorsqu’elle a éjecté très brutalement une grande partie de sa masse. Les deux étoiles auraient été emportées dans des directions opposées à leurs vitesses orbitales dans une sorte de manœuvre de fronde. Cela expliquerait la grande vitesse de l’étoile.

Le professeur Gaensicke ajoute: « S’il s’agissait d’un binaire serré et qu’il a subi un allumage thermonucléaire, éjectant une grande partie de sa masse, vous avez les conditions pour produire une naine blanche de faible masse et la faire voler avec sa vitesse orbitale. »

Les supernovae thermonucléaires les mieux étudiées sont les « Type Ia », qui ont conduit à la découverte de l’énergie sombre, et sont maintenant couramment utilisées pour cartographier la structure de l’univers. Mais il y a de plus en plus de preuves que les supernovae thermonucléaires peuvent se produire dans des conditions très différentes.

SDSSJ1240 + 6710 est peut-être le survivant d’un type de supernova qui n’a pas encore été « pris en flagrant délit ». Sans le nickel radioactif qui alimente la rémanence durable des supernovae de type Ia, l’explosion qui a envoyé SDSS1240 + 6710 dévaler notre galaxie aurait été un bref éclair de lumière qui aurait été difficile à découvrir.

Le professeur Gaensicke ajoute: « L’étude des supernovae thermonucléaires est un champ énorme et il y a un grand effort d’observation pour trouver des supernovae dans d’autres galaxies. La difficulté est que vous voyez l’étoile lorsqu’elle explose, mais il est très difficile de connaître les propriétés de la étoiles avant d’exploser. Nous découvrons maintenant qu’il existe différents types de naines blanches qui survivent aux supernovae dans différentes conditions et en utilisant les compositions, les masses et les vitesses qu’elles ont, nous pouvons déterminer quel type de supernova elles ont subi. Il y a clairement tout un zoo là-bas. L’étude des survivants des supernovae dans notre Voie lactée nous aidera à comprendre les myriades de supernovae que nous voyons exploser dans d’autres galaxies. « 

Le professeur SO Kepler de l’Universidade Federal do Rio Grande do Sul, au Brésil, et qui a initialement découvert cette étoile, a déclaré: « Le fait qu’une naine blanche de si faible masse ait subi une combustion de carbone témoigne des effets de l’évolution binaire en interaction et de ses effets sur l’évolution chimique de l’univers. « 

Le Dr Roberto Raddi de l’Universitat Politècnica de Catalunya, Espagne, qui a effectué l’analyse cinématique, a déclaré: « Encore une fois, la synergie entre l’astrométrie Gaia très précise et l’analyse spectroscopique a contribué à restreindre les propriétés frappantes d’une naine blanche unique, qui probablement formé dans une supernova thermonucléaire et a été éjecté à grande vitesse à la suite de l’explosion.  »