Le seul rémanent de supernova connu de ce type dans la Voie lactée présente une structure d’une complexité inattendue : des chaînes de nœuds de gaz évoquant des perles sur un fil, chacun suffisamment large pour contenir plusieurs fois le système solaire. À l’aide du télescope Gemini Nord, une équipe internationale co-dirigée par Ilaria Caiazzo, professeure assistante à l’Institute of Science and Technology Austria (ISTA), a capturé la vue la plus détaillée à ce jour de Pa 30, révélant de nouvelles caractéristiques saisissantes du rémanent associé à une supernova historique observée il y a près de 850 ans. Les résultats ont été publiés dans The Astrophysical Journal.
S’agit-il d’un feu d’artifice ? Décrit comme un rémanent en forme de pissenlit d’une explosion stellaire massive, cet objet nous montre les conséquences de la déflagration. S’ajoute à son caractère inhabituel une « étoile zombie » subsistant en son cœur — le vestige stellaire d’une explosion incomplète.
Identifiée pour la première fois en 2013 par un scientifique citoyen, la nébuleuse-rémanent de supernova Pa 30 a ensuite été reliée à une explosion stellaire historique observée et consignée indépendamment dans des sources historiques japonaises, chinoises et arabes en 1181. Cela a permis de rattacher Pa 30 à l’une des seulement cinq supernovae enregistrées avant l’ère du télescope dont les rémanents étaient restés longtemps non identifiés.
En utilisant le télescope Gemini Nord de NOIRLab, une équipe internationale d’astronomes co-dirigée par Tim Cunningham du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et Ilaria Caiazzo, professeure assistante à l’Institute of Science and Technology Austria (ISTA), a désormais révélé la vue la plus détaillée à ce jour de Pa 30. Leurs conclusions : ce qui semblait être des traînées lisses de « feu d’artifice » est en réalité constitué de chaînes de nœuds évoquant des perles sur un fil — chacun assez large pour contenir dix fois l’orbite de Neptune, la planète la plus lointaine de notre système solaire, avec de la marge.
Seul exemple connu dans notre galaxie
À environ 7 500 années-lumière de distance, Pa 30 est relativement proche de la Terre à l’échelle astronomique ; bien plus proche que le centre de la Voie lactée, situé à environ 26 000 années-lumière. Bien que ces distances paraissent très grandes, elles sont tout à fait modestes comparées à l’échelle immense de l’Univers.
Pa 30 est le seul objet connu de ce type dans la Voie lactée. Bien que les astronomes aient identifié quelques objets similaires dans d’autres galaxies, il demeure le seul où nos télescopes peuvent observer le vestige survivant de l’explosion incomplète en son cœur — l’« étoile zombie ». Ce type d’explosion incomplète est connu sous le nom de supernova de type Iax, une classe rare d’explosion stellaire. Les chercheurs ont proposé que Pa 30 résulte de la collision entre deux naines blanches — des vestiges stellaires extrêmement denses, de la taille de la Terre, qui ont épuisé leur carburant et éjecté leur couche externe.
« Nous pouvons voir autant de détails grâce à la proximité de Pa 30 avec la Terre », déclare Caiazzo. « Cette proximité rend Pa 30 d’une valeur unique pour l’étude. »
Rare, mais pas une anomalie ?
Selon Cunningham, notre galaxie pourrait également abriter d’autres rémanents de supernovae de type Iax qui restent à détecter.
« Les registres historiques fiables d’explosions stellaires ne remontent qu’à environ mille ans. Autant que nous le sachions, il pourrait bien exister des rémanents similaires encore dissimulés dans l’obscurité de notre propre galaxie », dit-il. « Aujourd’hui, nous avons la chance d’étudier un objet intrigant dont nous savons qu’il a été observé par des astronomes qui ont consigné trois comptes rendus historiques indépendants de l’événement, des siècles avant l’invention du télescope. »
Bien que les supernovae de type Iax soient rares, l’équipe ne considère pas comme surprenant que Pa 30 ait été identifié comme tel.
« Nous identifierons probablement davantage d’objets similaires à mesure que de nouveaux télescopes continueront d’explorer les profondeurs de notre ciel nocturne », ajoute Cunningham, qui est désormais professeur assistant à l’Université de Warwick, au Royaume-Uni.
Comme des perles sur un fil
L’équipe a analysé les raies d’émission du soufre ionisé (S II) dans la partie rouge du spectre de la lumière visible et l’émission de l’oxygène doublement ionisé (O III), représentée en tons bleu-vert. Les observations de S II ont révélé environ dix fois plus de structures filamentaires que les images précédentes ne pouvaient en résoudre. Les données montrent également que les filaments de Pa 30 sont composés de chaînes serrées de nœuds de gaz qui semblent présenter des tailles remarquablement uniformes.
« La région planétaire de notre système solaire pourrait tenir environ dix fois dans chaque nœud, avec de la marge », déclare Caiazzo. « Les nœuds sont d’une uniformité tout à fait frappante. Nous sommes impatients d’essayer de les modéliser. »
L’équipe a également constaté que l’étoile zombie survivante semblait se situer presque parfaitement au centre de la nébuleuse. Dans de nombreuses supernovae, une explosion asymétrique donne à toute étoile survivante une « impulsion », l’éloignant du centre de l’explosion.
« Les explosions conservent la quantité de mouvement. Si l’explosion elle-même était parfaitement symétrique, les éjecta devraient également être symétriques, et l’étoile survivante ne devrait pas recevoir d’impulsion substantielle », déclare Caiazzo. « Nous avons pu mesurer une limite supérieure précise de la vitesse d’impulsion transversale de l’étoile rémanente, montrant qu’elle était étonnamment faible. Nous ne voyons pratiquement pas l’étoile s’éloigner du tout. »
Un site d’observation astronomique de premier ordre
Pour ces nouvelles observations, l’équipe a utilisé le télescope Gemini Nord, situé sur le Mauna Kea à Hawaï, à une altitude de plus de 4 200 mètres. Gemini Nord constitue une moitié de l’Observatoire international Gemini, dont le télescope jumeau, Gemini Sud, se trouve au Chili. Il est partiellement financé par la National Science Foundation américaine (NSF) et géré par NSF NOIRLab. Les capacités du télescope, associées à son emplacement sur l’un des sites d’observation astronomique de premier ordre au monde, ont permis à l’équipe d’obtenir les images et l’analyse de Pa 30 les plus précises à ce jour.
De nombreuses questions sur Pa 30 demeurent et ces observations pourraient aider les astronomes à identifier d’autres rémanents similaires ailleurs.
« L’astronomie est entrée dans l’ère du big data », déclare Cunningham. « Nos résultats nous aideront à passer au crible les immenses jeux de données. »
Caiazzo ajoute : « En général, plus nous regardons loin dans l’espace, plus il est difficile de détecter les signaux faibles et de les interpréter. Bien que nous puissions voir les supernovae de type Iax dans des galaxies lointaines comme des sources ponctuelles de lumière, il n’est possible de résoudre les rémanents de telles explosions que dans notre propre galaxie et dans très peu de galaxies proches. À terme, nous prévoyons d’utiliser les propriétés distinctives de Pa 30 pour rechercher des objets similaires dans la Voie lactée et les galaxies proches. »
Article : Detection of knots in the supernova type Iax remnant Pa 30 – Journal : The Astrophysical Journal – Méthode : Observational study – DOI : Lien vers l’étude
Source : ISTA
