Impression d’artiste du système stellaire double avec une étoile naine blanche compacte accrétant la matière d’un compagnon donneur riche en hélium, entouré d’un matériau circumstellaire dense et poussiéreux. C’est l’interaction entre l’étoile qui a explosé et la matière laissée par ce compagnon qui est à l’origine du puissant signal radio, des raies d’hélium visibles dans les spectres optiques et de l’émission infrarouge de SN 2020eyj. Crédit : Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory
Une équipe internationale d’astronomes a révélé l’origine de l’explosion d’une supernova thermonucléaire. De fortes raies d’émission d’hélium et la première détection d’une telle supernova en ondes radio montrent que l’étoile naine blanche qui a explosé avait un compagnon riche en hélium.
Les supernovae thermonucléaires (de type Ia) sont importantes pour les astronomes car elles permettent de mesurer l’expansion de l’Univers. Cependant, l’origine de ces explosions reste une question ouverte. S’il est établi que l’explosion est celle d’une étoile naine blanche compacte qui, d’une manière ou d’une autre, accrète trop de matière à partir d’une étoile compagnon, le processus exact et la nature du progéniteur ne sont pas connus. La nouvelle découverte de la supernova SN 2020eyj a permis d’établir que l’étoile compagnon était une étoile dite à hélium qui avait perdu une grande partie de sa matière juste avant l’explosion de la naine blanche.
« Une fois que nous avons vu les signatures d’une forte interaction avec le matériau de l’étoile compagnon, nous avons essayé de la détecter également dans les émissions radio », explique Erik Kool, post-doctorant au département d’astronomie de l’université de Stockholm et auteur principal de l’article. « La détection radio est en fait la première d’une supernova de type Ia, ce que les astronomes tentent de faire depuis des décennies.
Impression d’artiste du système stellaire double avec une étoile naine blanche compacte accrétant de la matière à partir d’un compagnon donneur riche en hélium, entouré d’un matériau circumstellaire dense et poussiéreux. C’est l’interaction entre l’étoile qui a explosé et la matière laissée par ce compagnon qui est à l’origine du puissant signal radio et des raies d’hélium visibles dans les spectres optiques de SN 2020eyj. Crédit : Adam Makarenko/W. M. Keck Observatory
SN 2020eyj a été découverte par la caméra du Zwicky Transient Facility sur le mont Palomar et a été suivie par un certain nombre d’installations, notamment le Nordic Optical Telescope (NOT) à La Palma, le grand télescope Keck à Hawaï et le Electronic Multi-Element Radio Linked Interferometer Network (e-MERLIN) qui est un réseau de sept radiotélescopes en Grande-Bretagne.
La supernova 2020eyj était également extrêmement brillante dans les longueurs d’onde infrarouges, rivalisant avec certaines des supernovae les plus brillantes observées dans ces longueurs d’onde. Cette luminosité a été interprétée comme une émission thermique provenant de particules de poussière interstellaire mélangées à la matière entourant la supernova.
« Les observations radio, optiques et infrarouges sont toutes cohérentes avec le fait que l’étoile compagnon a perdu une quantité substantielle de masse avant l’explosion de la naine blanche. Cette découverte passionnante permet de mieux comprendre les explosions de naines blanches sous forme de supernovae utilisées pour les mesures cosmologiques », selon le professeur Seppo Mattila, du département de physique et d’astronomie de l’université de Turku, coauteur de l’article, qui a principalement contribué à l’interprétation des observations radio et infrarouges.
Pour en savoir plus sur cette recherche :
Référence : « A radio-detected type Ia supernova with helium-rich circumstellar material » par Erik C. Kool, Joel Johansson, Jesper Sollerman, Javier Moldón, Takashi J. Moriya, Seppo Mattila, Steve Schulze, Laura Chomiuk, Miguel Pérez-Torres, Chelsea Harris, Peter Lundqvist, Matthew Graham, Sheng Yang, Daniel A. Perley, Nora Linn Strotjohann, Christoffer Fremling, Avishay Gal-Yam, Jeremy Lezmy, Kate Maguire, Conor Omand, Mathew Smith, Igor Andreoni, Eric C. Bellm, Joshua S. Bloom, Kishalay De, Steven L. Groom, Mansi M. Kasliwal, Frank J. Masci, Michael S. Medford, Sungmin Park, Josiah Purdum, Thomas M. Reynolds, Reed Riddle, Estelle Robert, Stuart D. Ryder, Yashvi Sharma et Daniel Stern, 17 mai 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05916-w
L’article A radio-detected Type Ia supernova with helium-rich circumstellar material est publié dans Nature et est dirigé par Erik Kool du département d’astronomie de l’université de Stockholm et décrit la première détection radio d’une supernova de type Ia. Des chercheurs d’instituts du monde entier, notamment de l’université de Turku, de Caltech, de l’institut Weizmann, de l’IAA-CSIC, du NAOJ, de l’université Macquarie et du Trinity College de Dublin, ont participé à ces travaux.