Une collision stellaire provoque une explosion de supernova – « C’est la première fois que nous voyons un tel événement »

Les débris en mouvement rapide d’une explosion de supernova causée par une collision stellaire se heurtent au gaz qui a été rejeté plus tôt, et les chocs provoquent une émission radio lumineuse vue par le VLA. Crédit : Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Les astronomes ont trouvé des preuves passionnantes qu’un Trou noir ou étoile à neutrons Il s’est frayé un chemin dans le noyau de l’étoile compagnon et a fait exploser ce compagnon sous la forme d’une supernova. Les astronomes ont été guidés par les données du Very Large Sky Survey (VLASS), un projet pluriannuel utilisant le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation.

a déclaré Dilon Dong, étudiant diplômé à Caltech et auteur principal d’un article faisant état de la découverte dans le journal. Science.

Le premier indice est venu lorsque les scientifiques ont examiné les images de VLASS, qui a commencé ses observations en 2017, et ont trouvé un objet qui émet des ondes radio lumineuses mais n’apparaissait pas dans une précédente étude du ciel VLA, appelé Faint Images of the Radio Sky at vingt centimètres (FIRST) . Ils ont fait des observations ultérieures de l’objet, désigné VT 1210 + 4956, en utilisant le VLA et le télescope Keck à Hawaï. Ils ont déterminé que l’émission radio lumineuse provenait de la périphérie d’une galaxie naine en formation d’étoiles à environ 480 millions d’années-lumière de la Terre. Ils ont découvert plus tard qu’un instrument à bord de la Station spatiale internationale avait détecté un sursaut de rayons X provenant du corps en 2014.

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Les données de toutes ces observations ont permis aux astronomes de reconstituer l’histoire fascinante de la danse de la mort vieille de plusieurs siècles entre deux étoiles massives. Comme la plupart des étoiles beaucoup plus grandes que notre Soleil, ces deux étoiles sont nées en tant que paire binaire, en orbite l’une autour de l’autre. L’une était plus massive que l’autre et au cours de sa durée de vie normale, l’énergie de fusion nucléaire a évolué plus rapidement et a explosé en tant que supernova, laissant derrière elle un trou noir ou une étoile à neutrons super dense.

Une collision stellaire provoque une explosion de supernova

Séquence des événements – Dans le sens des aiguilles d’une montre, en partant du haut à gauche : (1.) Une étoile à neutrons ou un trou noir en orbite autour d’une étoile compagnon « normale » (bleu clair), se rapprochant de plus en plus sur des milliers d’années. (2) L’étoile à neutrons ou le trou noir pénètre dans l’atmosphère de son compagnon, libérant le gaz vers l’extérieur dans un vortex en expansion. (3.) Lorsque l’intrus atteint le noyau du compagnon, le matériau forme brièvement un disque qui propulse un jet à hypervitesse vers l’extérieur, le faisant cracher hors de l’étoile. La fusion nucléaire qui maintenait le noyau du compagnon contre sa propre gravité a mal fonctionné, entraînant l’effondrement et l’explosion de la supernova qui a suivi. (4.) Le matériau explosé par l’explosion de la supernova récupère le matériau qui a été libéré par l’interaction précédente, provoquant les puissantes ondes de choc qui produisent les ondes radio observées avec le VLA. Crédit : Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Le trou noir ou l’orbite de l’étoile à neutrons s’est progressivement rapproché de son compagnon, et il y a environ 300 ans, il est entré dans l’atmosphère du compagnon, commençant la danse de la mort. À ce stade, la réaction a commencé à projeter du gaz loin du compagnon dans l’espace. Le gaz éjecté, s’élevant vers l’extérieur, a formé un anneau étendu en forme de gâteau circulaire, appelé anneau, autour de la paire.

Finalement, le trou noir ou l’étoile à neutrons s’est frayé un chemin vers le noyau de l’étoile compagnon, perturbant la fusion nucléaire, produisant de l’énergie qui a empêché le noyau de s’effondrer en raison de sa gravité. Lorsque le noyau s’est effondré, il a brièvement formé un disque de matière en orbite autour de l’intrus et a propulsé un jet de matière vers l’extérieur du disque à des vitesses approchant la vitesse de la lumière, traversant l’étoile.

« C’est cet avion qui a produit les rayons X vus par l’instrument Maxi à bord de la Station spatiale internationale, et cela confirme la date de cet événement en 2014 », a déclaré Dong.

L’effondrement du noyau de l’étoile l’a fait exploser en supernova, à la suite de l’explosion de son frère précédent.

« L’étoile compagnon allait finalement exploser, mais cette fusion a accéléré le processus », a déclaré Dong.

Le matériau émis par l’explosion de la supernova de 2014 s’est déplacé beaucoup plus rapidement que le matériau lancé plus tôt depuis l’étoile compagnon, et au moment où VLASS a observé l’objet, l’explosion de la supernova était en collision avec ce matériau, provoquant de puissants chocs qui ont produit l’émission radio visible brillante. par VLA.

« Toutes les pièces de ce puzzle s’assemblent pour raconter cette histoire incroyable », a déclaré Greg Hallinan du California Institute of Technology. « Les restes d’une étoile qui a explosé il y a longtemps sont tombés dans son compagnon, ce qui l’a également fait exploser », a-t-il ajouté.

La clé de la découverte, a déclaré Hallinan, est VLASS, qui visualise l’ensemble du ciel visible à la latitude de VLA – environ 80 pour cent du ciel – trois fois en sept ans. L’un des objectifs des travaux de VLASS de cette manière est de détecter des objets transitoires, tels que des explosions de supernova, qui émettent de manière brillante aux longueurs d’onde radio. Cette supernova, provoquée par une fusion stellaire, a été une surprise.

« De toutes les choses que nous pensions découvrir avec VLASS, celle-ci n’en faisait pas partie », a déclaré Hallinan.

Référence : « Une source radio transitoire compatible avec une explosion de noyau de supernova de fusion » 2 septembre 2021, Science.
DOI : 10.1126 / science.abg6037

L’Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation et est exploité dans le cadre d’un accord de coopération avec Associated Universities, Inc.

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