Des astronomes ont capturé des images sans précédent, détaillées, de deux explosions stellaires ( connues sous le nom de novae ) quelques jours seulement après leur éruption. Cette avancée fournit la preuve directe que ces explosions sont plus complexes qu’on ne le pensait, avec de multiples éjections de matière et, dans certains cas, des retards spectaculaires dans le processus d’expulsion.
L’étude internationale, publiée dans Nature Astronomy , a utilisé une technique de pointe appelée interférométrie au Centre pour l’Astronomie à Haute Résolution Angulaire, ou Réseau CHARA, en Californie. Cette approche a permis aux scientifiques, dont la chercheuse de l’Université d’État du Michigan Laura Chomiuk, de combiner la lumière de plusieurs télescopes, obtenant ainsi la résolution fine nécessaire pour imager directement les explosions en évolution rapide.
Les résultats remettent en question la vision de longue date selon laquelle les éruptions de novae sont des événements uniques et impulsifs. Ils indiquent plutôt une variété de voies d’éjection, incluant de multiples flux et un relâchement retardé de l’enveloppe, remodelant notre compréhension de ces explosions cosmiques.
« Les novae sont plus que des feux d’artifice dans notre galaxie — ce sont des laboratoires pour la physique extrême », a expliqué la professeure Laura Chomiuk du département de physique et d’astronomie de MSU. « En voyant comment et quand la matière est éjectée, nous pouvons enfin faire le lien entre les réactions nucléaires à la surface de l’étoile, la géométrie de la matière éjectée et le rayonnement de haute énergie que nous détectons depuis l’espace. »
Les novae se produisent lorsqu’un reste stellaire dense appelé naine blanche subit une réaction nucléaire incontrôlée après avoir volé de la matière à son étoile compagne. Jusqu’à récemment, les astronomes ne pouvaient qu’inférer indirectement les premiers stades de ces éruptions, car la matière en expansion apparaissait comme un seul point de lumière non résolu.
Révéler comment les éjectas sont expulsés et interagissent est crucial pour comprendre comment les ondes de choc se forment dans les novae, qui ont été découvertes pour la première fois par le télescope spatial Fermi à grand champ (Fermi-LAT) de la NASA . Au cours de ses 15 premières années, Fermi-LAT a détecté une émission en GeV provenant de plus de 20 novae, établissant ces explosions comme des émetteurs de rayons gamma galactiques et soulignant leur potentiel en tant que sources multi-messagers.
L’histoire de deux novae
L’équipe a imagé deux novae très différentes qui ont éclaté en 2021. La première, Nova V1674 Herculis, était l’une des plus rapides jamais enregistrées, s’illuminant et s’estompant en quelques jours seulement. Les images ont révélé deux flux de gaz distincts et perpendiculaires — une preuve que l’explosion était alimentée par de multiples éjections en interaction. De manière remarquable, ces nouveaux flux émergents sont apparus sur les images alors que le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA détectait simultanément des rayons gamma de haute énergie, liant directement l’émission produite par les chocs aux flux entrant en collision.
La seconde, Nova V1405 Cassiopeiae, a évolué beaucoup plus lentement. Étonnamment, elle a retenu ses couches externes pendant plus de 50 jours avant de finalement les éjecter, fournissant la première preuve claire d’une expulsion retardée. Lorsque la matière a finalement été expulsée, de nouveaux chocs ont été déclenchés — produisant à nouveau des rayons gamma observés par le télescope Fermi de la NASA.
« Ces observations nous permettent de regarder une explosion stellaire en temps réel, ce qui est très compliqué et a longtemps été considéré comme extrêmement difficile », a déclaré le professeur Elias Aydi, auteur principal de l’étude et professeur de physique et d’astronomie à l’Université Texas Tech. « Au lieu de voir juste un simple flash de lumière, nous découvrons maintenant la véritable complexité du déroulement de ces explosions. C’est comme passer d’une photo granuleuse en noir et blanc à une vidéo haute définition. »
Révéler les structures cachées
La capacité à résoudre des détails aussi fins provient de l’utilisation de l’interférométrie, la même technique qui a permis d’imager le trou noir au centre de notre Galaxie. Ces images nettes ont été complétées par des spectres provenant de grands observatoires comme Gemini, qui ont suivi l’évolution des empreintes du gaz éjecté. À mesure que de nouvelles caractéristiques apparaissaient dans les spectres, elles s’alignaient avec les structures révélées par les images interférométriques, fournissant une puissante confirmation un-à-un de la façon dont les flux se formaient et entraient en collision.
« Il s’agit d’un bond en avant extraordinaire », a affirmé le professeur Jon Monnier, de l’Université du Michigan, co-auteur de l’étude et expert en imagerie interférométrique. « Le fait que nous puissions maintenant regarder des étoiles exploser et voir immédiatement la structure de la matière projetée dans l’espace est remarquable. Cela ouvre une nouvelle fenêtre sur certains des événements les plus dramatiques de l’univers. »
Les résultats révèlent non seulement une complexité inattendue dans les novae, mais aident aussi à expliquer leurs puissantes ondes de choc, connues pour produire un rayonnement de haute énergie comme les rayons gamma. Le télescope Fermi de la NASA a été l’instrument clé pour découvrir ce lien, établissant les novae comme des laboratoires naturels pour étudier la physique des chocs et l’accélération des particules.
« Ce n’est que le début », a conclu Aydi. « Avec plus d’observations comme celles-ci, nous pouvons enfin commencer à répondre aux grandes questions sur la façon dont les étoiles vivent, meurent et affectent leur environnement. Les novae, autrefois considérées comme de simples explosions, s’avèrent être bien plus riches et fascinantes que nous l’imaginions. »
Source : MSU
