Des astronomes découvrent une étoile de neutron solitaire avec un passé curieux

De nouvelles observations ont aidé les astronomes à identifier la source d'une explosion de supernova vieille de 2 000 ans. Mais cette explosion et l'étoile à neutrons qui l'a créée semblent avoir une histoire curieuse qui défie toute explication.

Les scientifiques ont découvert des restes de la supernova surnommée E0102 dans les années 1980, situés dans le petit nuage magellanique à plus de 200 000 années-lumière de la Terre. À présent, les données de l'observatoire à rayons X Chandra et du très grand télescope (VLT) de l'Observatoire européen austral au Chili ont permis aux astronomes de confirmer la présence d'une étoile à neutrons dans sa propre couronne de gaz émettant de la lumière visible.

Cette image du reste de la supernova baptisée E0102 montre à la fois des rayons X (bleu) et de la lumière visible (rouge et verte). Vogt et ses collègues affirment que la faible source de rayons X située au centre de l'anneau rouge est une étoile à neutrons, progéniteur de la supernova. Le plus grand anneau de rayons X avait déjà été repéré, mais les nouvelles données du Very Large Telescope ont permis de découvrir le plus petit anneau, qui émet de la lumière visible dans une plage de longueurs d'onde rouge étroite. Les gaz à émission verte sont les morceaux extérieurs de l'étoile éjectée lors de l'explosion de la supernova.
Rayons X: (NASA / CXC / ESO / F.Vogt et al); Optique: (ESO / VLT / MUSE & NASA / STScI)

Cette étoile à neutrons n'a pas de compagnon stellaire. Encore plus intriguant, le reste stellaire écrasé ne dégage pas de pulsations radio ou de rayons X de haute énergie, ce qui signifie qu’il possède probablement un champ magnétique faible, ce qui en fait la seule étoile à neutrons présentant ces caractéristiques à être découverte en dehors de Milky. Chemin jusqu'ici.

L’étoile à neutrons est décentrée par rapport à la vague de rayons X géante qui l’entoure, propagée dans l’espace par l’explosion de la supernova. Les astronomes ont compris depuis longtemps que les explosions de supernova peuvent être asymétriques. «Dans de tels cas, l'étoile à neutrons peut se faire tuer dans la direction opposée», explique Fr d ric Vogt (European Southern Observatory, Chili). En E0102, un tel coup de pied aurait pu déplacer l'étoile à neutrons de sa position centrale.

"C'est un peu comme un feu d'artifice", dit Vogt. "Si vous prenez l'un de ces gros explosifs et que vous le placez sur le sol, lorsque la poudre noire explose, le carton qui l'entoure vole dans la direction opposée à celle de la soufflerie."

Mais lorsque Vogt et ses collègues ont examiné de plus près le reste de la lumière visible à l'aide du VLT, ils ont vu un anneau excentré de gaz émettant de la lumière visible. Cela a conduit à un autre regard sur de nombreuses observations aux rayons X de E0102, totalisant près de quatre jours de temps d'exposition, qui avaient auparavant révélé une source de rayons X au centre de l'anneau rouge. Vogt et ses collègues expliquent dans le numéro en ligne de Nature Astronomy du 2 avril (lisez l'article de préimpression ici) que cette source est en fait l'étoile à neutrons créée lors de l'explosion de la supernova.

Si l'étoile à neutrons avait été chassée de sa position centrale dans le reste de la supernova, alors d'où venait l'anneau de gaz rouge? Le champ gravitationnel de l'étoile à neutrons ne peut pas expliquer sa position dans le mille, sa gravité est trop faible pour retenir les débris gazeux, qui se sont propagés vers l'extérieur et se trouvent déjà à trois années-lumière .

Une autre explication possible est que l'anneau se déplace avec l'étoile à neutrons depuis la supernova. Cependant, un tel scénario est extrêmement improbable, car il faudrait que l'anneau et l'étoile à neutrons se déplacent à la même vitesse et dans la même direction au cours des millénaires.

"Il est difficile d'expliquer l'emplacement et la nature de cet anneau de gaz si l'étoile à neutrons se déplace dans l'espace plusieurs centaines de kilomètres par seconde après avoir été frappée lors de l'explosion de la supernova", explique Vogt.

Un scénario plus probable est que l'étoile à neutrons est maintenant le lieu de l'explosion; Les données du VLT montrent que ni lui ni l'anneau rouge ne se sont déplacés de manière significative; le gaz à l'intérieur de l'anneau rouge d'émission se dilate simplement dans le temps. Cette explication, cependant, ne tiendrait pas compte de la position décentrée de l’étoile à neutrons dans l’anneau des rayons X.

Le problème peut être résolu en déterminant où l'explosion s'est réellement produite. Pour ce faire, les scientifiques devraient jouer l'explosion à l'envers. Une autre équipe utilise des images archivées du télescope spatial Hubble pour suivre le mouvement des débris au fil du temps. Les chercheurs collectent également de nouvelles données qui leur permettront de déterminer l'emplacement exact de la supernova. S'il s'avère que la supernova a eu lieu à l'emplacement actuel de l'étoile à neutrons, les scientifiques auront la clé pour résoudre le puzzle.