Une supernova discrète marque la naissance possible d'un duo d'étoiles à neutrons

Une étoile massive a perdu la plus grande partie de sa masse avant d'exploser et de créer une étoile à neutrons et une deuxième étoile à neutrons à proximité aurait pu être le voleur.

Les instants avant, pendant et après la supernova iPTF 14gqr, visibles dans le panneau du milieu, sont apparus à la périphérie d’une galaxie spirale.
SDSS / Caltech / Keck

L'année dernière, un tsunami d'ondes gravitationnelles a balayé la Terre, annonçant la collision de deux étoiles à neutrons dans une galaxie lointaine. De telles collisions apparaissent comme le lieu de naissance de plusieurs des éléments les plus lourds tels que l'or, le platine et l'uranium.

À l’heure actuelle, une supernova inhabituelle qui s’éclaircit rapidement pourrait aider les chercheurs à comprendre comment de tels duos étoiles à neutrons apparaissent. «C’est le premier exemple de supernova qui a produit un système binaire compact et suffisamment étroit pour finalement fusionner et produire des ondes gravitationnelles (et même électromagnétiques)», déclare Kishalay De (Caltech), auteur principal d’une étude publiée. dans le 12 octobre Science .

La supernova, désignée iPTF14gqr, a explosé à la périphérie d'une galaxie distante de 900 millions d'années-lumière. Il a été détecté en octobre 2014 par l'usine intermédiaire Palomar Transient, une recherche automatisée effectuée dans l'observatoire de Palomar à la recherche de traces clignotantes ou scintillantes dans le ciel nocturne.

Tout de suite, cette supernova semblait étrange. Il faut quelques semaines à la plupart des supernovae pour atteindre leur luminosité maximale - celle-ci le fait en moins de 7 jours. Cela prend généralement plus de temps parce que la lumière laisse passer beaucoup de matériaux. Un éclaircissement rapide suggère une relative rareté de débris.

Les chercheurs estiment que l’iPTF14gqr n’a libéré qu’un cinquième de la masse du Soleil - la plupart des supernovae rejettent plusieurs gaz. De plus, l'équipe en a déduit que l'étoile était environ 1, 5 fois plus massive que le Soleil peu de temps avant l'explosion. Mais pour qu’une étoile puisse exploser, sa masse initiale doit être au moins huit fois supérieure à celle du Soleil.

Quelque chose a dû dépouiller l'étoile de la majeure partie de sa masse. L'équipe soutient que le candidat le plus probable est une deuxième étoile à neutrons.

Voici comment les chercheurs pensent que l'histoire s'est déroulée: Deux étoiles massives se sont mises en orbite. L'un d'eux a atteint la fin de sa vie et a explosé, laissant derrière lui son noyau d'étoile à neutrons. Cette étoile à neutrons a ensuite privé son compagnon de la plupart de ses gaz. Au moment où la deuxième étoile a explosé - et est devenue connue sous le nom de supernova iPTF14gqr - il ne restait plus beaucoup de gaz. Cette explosion a également laissé une étoile à neutrons, laissant deux étoiles à neutrons dans une orbite étroite.

«Je suis extrêmement excité», a déclaré Thomas Tauris (Université d’Aarhus, Danemark), qui n’a pas participé à cette étude, mais qui a contribué à l’établissement des bases théoriques de la découverte. «Ces supernovae ultra-dépouillées ont été découvertes sur nos ordinateurs à Bonn comme un pur concept théorique. Il est donc fantastique que les observateurs puissent maintenant vérifier leur existence en détail.»

De et Tauris avertissent tous les deux que la vraie nature du voleur qui a volé le gaz de cette étoile est un peu incertaine. «Que ce soit [un] nain blanc, une étoile à neutrons ou un trou noir, nous ne pouvons pas le savoir», déclare Tauris. La quantité considérable de perte de masse qui a conduit à l'explosion implique une attraction gravitationnelle intense de quelque chose de très proche, dit De, et une étoile à neutrons correspond à cette description. Tauris affirme également qu'une étoile à neutrons est le coupable le plus probable d'après ce que les astronomes savent sur la fréquence des progéniteurs des étoiles à neutrons dans l'univers.

À près d'un milliard d'années-lumière de distance, le rayonnement de haute énergie émis par une quelconque étoile à neutrons présumée est beaucoup trop faible pour être détecté, ce qui rend impossible la recherche d'une preuve directe de ce que la supernova a laissé derrière elle. «Peut-être qu'un jour nous verrons un tel événement dans une galaxie proche, par exemple 50 millions d'années-lumière. Ensuite, il pourrait y avoir des tests intéressants à essayer.

Référence:

K. De et al. «Une supernova ultra-dépouillée chaude et rapide qui a probablement formé un binaire compact d'étoiles à neutrons.» Science . 12 octobre 2018.