En utilisant des radiotélescopes venus de toute l’Europe et d’Amérique, une équipe internationale d’astronomes a pu voir le cœur d’une étoile en explosion.
Des images très détaillées produites à l’aide de radiotélescopes provenant de toute l’Europe et d’Amérique ont permis d’identifier les endroits où une explosion stellaire (appelée nova) a émis des rayons gamma (rayonnement d’énergie extrêmement élevée). La découverte a révélé comment les émissions de rayons gamma sont produites, ce qui a mystifié les astronomes lors de leur première observation en 2012.
"Nous avons non seulement découvert d'où provenaient les rayons gamma, mais nous avons également examiné un scénario inédit qui pourrait être courant dans d'autres explosions de nova", a déclaré Laura Chomiuk, de la Michigan State University.
Tim O'Brien de l'Observatoire Jodrell Bank de l'Université de Manchester, l'un des membres de l'équipe internationale d'astronomes qui ont travaillé sur l'étude, explique : « Une nova se produit lorsque le gaz d'une étoile compagne tombe sur la surface d'une étoile.naine blancheétoile dans un système binaire. Cela déclenche une explosion thermonucléaire à la surface de l’étoile qui propulse le gaz dans l’espace à des vitesses de plusieurs millions de kilomètres par heure ».
"Lorsqu'elle explose, elle s'éclaire énormément, conduisant dans certains cas à l'apparition d'une nouvelle étoile dans le ciel, d'où le terme nova. Ces explosions sont imprévisibles, donc lorsqu'une explosion se déclenche, la pression est forte pour que nous essayions d'obtenir que le plus grand nombre de télescopes du monde possible l'observe avant qu'elle ne disparaisse. Pour cette nova, notre équipe internationale était préparée et prête à partir et nous avons vraiment eu l'avantage."
Les astronomes ne s’attendaient pas à ce que ce scénario de nova produise des rayons gamma de haute énergie. Cependant, en juin 2012,NASALa sonde spatiale Fermi a détecté des rayons gamma provenant d'une nova appelée V959 Mon, située à quelque 6 500 années-lumière de la Terre.
Dans le même temps, des observations effectuées avec le télescope Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) aux États-Unis ont indiqué que les ondes radio provenant de la nova étaient probablement le résultat de particules subatomiques se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière et interagissant avec des champs magnétiques. Les astronomes ont noté que l'émission de rayons gamma à haute énergie nécessitait également des particules aussi rapides.
Des observations ultérieures des télescopes du réseau européen VLBI (EVN) et du Very Long Baseline Array (VLBA) aux États-Unis ont révélé deux nœuds d'émission radio distincts. On a alors vu ces nœuds s'éloigner les uns des autres. Cette observation, ainsi que les études réalisées avec le réseau de télescopes e-MERLIN au Royaume-Uni et d'autres observations du VLA en 2014, ont fourni aux scientifiques des informations qui leur ont permis de dresser un tableau de la façon dont les nœuds radio et les rayons gamma étaient produits.
Dans la première étape de ce scénario, la naine blanche et son compagnon abandonnent une partie de leur énergie orbitale pour stimuler une partie du matériau de l'explosion, permettant ainsi au matériau éjecté de se déplacer plus rapidement vers l'extérieur dans le plan de leur orbite. Plus tard, la naine blanche souffle un vent plus rapide de particules se déplaçant principalement vers l'extérieur le long des pôles du plan orbital. Lorsque le flux polaire le plus rapide frappe le matériau le plus lent, le choc accélère les particules jusqu'aux vitesses nécessaires pour produire les rayons gamma et les nœuds d'émission radio.
"En observant ce système au fil du temps et en voyant comment le modèle d'émission radio changeait, puis en traçant les mouvements des nœuds, nous avons vu le comportement exact attendu de ce scénario", a déclaré Chomiuk.
Une technique appelée radiointerférométrie, dans laquelle les données de divers radiotélescopes sont combinées pour obtenir une image plus nette, a joué un rôle fondamental dans ce résultat. En connectant des radiotélescopes sur des dizaines, des centaines, voire des milliers de kilomètres, les scientifiques ont pu zoomer pour obtenir une vue beaucoup plus nette du cœur de cette étoile en explosion.
Les rayons gamma provenant de plusieurs explosions de nova ont maintenant été détectés, il se peut donc que le phénomène soit relativement courant, mais peut-être observé uniquement lorsque la nova est suffisamment proche de la Terre.
Étant donné que ce type d’éjection est également observé dans d’autres systèmes d’étoiles binaires (deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre), les nouvelles connaissances pourraient aider les astronomes à comprendre comment ces systèmes se développent. La phase au cours de laquelle la matière éjectée d’une étoile engloutit sa compagne se produit dans toutes les étoiles binaires proches et est mal comprise.
« Nous pourrons peut-être utiliser les novae comme « banc d’essai » pour améliorer notre compréhension de cette étape critique de l’évolution binaire », a déclaré Chomiuk.
Référence : « Les orbites binaires comme moteur de l'émission de rayons γ et de l'éjection de masse dans les novae classiques » par Laura Chomiuk, Justin D. Linford, Jun Yang, T. J. O'Brien, Zsolt Paragi, Amy J. Mioduszewski, R. J. Beswick, C. C. Cheung, Koji Mukai, Thomas Nelson, Valerio A. R. M. Ribeiro, Michael P. Rupen, J. L. Sokoloski, Jennifer Weston, Yong Zheng, Michael F. Bode, Stewart Eyres, Nirupam Roy et Gregory B. Taylor.Nature.
DOI : 10.1038/nature13773
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En utilisant des radiotélescopes venus de toute l’Europe et d’Amérique, une équipe internationale d’astronomes a pu voir le cœur d’une étoile en explosion.
Des images très détaillées produites à l’aide de radiotélescopes provenant de toute l’Europe et d’Amérique ont permis d’identifier les endroits où une explosion stellaire (appelée nova) a émis des rayons gamma (rayonnement d’énergie extrêmement élevée). La découverte a révélé comment les émissions de rayons gamma sont produites, ce qui a mystifié les astronomes lors de leur première observation en 2012.
"Nous avons non seulement découvert d'où provenaient les rayons gamma, mais nous avons également examiné un scénario inédit qui pourrait être courant dans d'autres explosions de nova", a déclaré Laura Chomiuk, de la Michigan State University.
Tim O'Brien de l'Observatoire Jodrell Bank de l'Université de Manchester, l'un des membres de l'équipe internationale d'astronomes qui ont travaillé sur l'étude, explique : « Une nova se produit lorsque le gaz d'une étoile compagne tombe sur la surface d'une étoile.naine blancheétoile dans un système binaire. Cela déclenche une explosion thermonucléaire à la surface de l’étoile qui propulse le gaz dans l’espace à des vitesses de plusieurs millions de kilomètres par heure ».
"Lorsqu'elle explose, elle s'éclaire énormément, conduisant dans certains cas à l'apparition d'une nouvelle étoile dans le ciel, d'où le terme nova. Ces explosions sont imprévisibles, donc lorsqu'une explosion se déclenche, la pression est forte pour que nous essayions d'obtenir que le plus grand nombre de télescopes du monde possible l'observe avant qu'elle ne disparaisse. Pour cette nova, notre équipe internationale était préparée et prête à partir et nous avons vraiment eu l'avantage."
Les astronomes ne s’attendaient pas à ce que ce scénario de nova produise des rayons gamma de haute énergie. Cependant, en juin 2012,NASALa sonde spatiale Fermi a détecté des rayons gamma provenant d'une nova appelée V959 Mon, située à quelque 6 500 années-lumière de la Terre.
Dans le même temps, des observations effectuées avec le télescope Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) aux États-Unis ont indiqué que les ondes radio provenant de la nova étaient probablement le résultat de particules subatomiques se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière et interagissant avec des champs magnétiques. Les astronomes ont noté que l'émission de rayons gamma à haute énergie nécessitait également des particules aussi rapides.
Des observations ultérieures des télescopes du réseau européen VLBI (EVN) et du Very Long Baseline Array (VLBA) aux États-Unis ont révélé deux nœuds d'émission radio distincts. On a alors vu ces nœuds s'éloigner les uns des autres. Cette observation, ainsi que les études réalisées avec le réseau de télescopes e-MERLIN au Royaume-Uni et d'autres observations du VLA en 2014, ont fourni aux scientifiques des informations qui leur ont permis de dresser un tableau de la façon dont les nœuds radio et les rayons gamma étaient produits.
Dans la première étape de ce scénario, la naine blanche et son compagnon abandonnent une partie de leur énergie orbitale pour stimuler une partie du matériau de l'explosion, permettant ainsi au matériau éjecté de se déplacer plus rapidement vers l'extérieur dans le plan de leur orbite. Plus tard, la naine blanche souffle un vent plus rapide de particules se déplaçant principalement vers l'extérieur le long des pôles du plan orbital. Lorsque le flux polaire le plus rapide frappe le matériau le plus lent, le choc accélère les particules jusqu'aux vitesses nécessaires pour produire les rayons gamma et les nœuds d'émission radio.
"En observant ce système au fil du temps et en voyant comment le modèle d'émission radio changeait, puis en traçant les mouvements des nœuds, nous avons vu le comportement exact attendu de ce scénario", a déclaré Chomiuk.
Une technique appelée radiointerférométrie, dans laquelle les données de divers radiotélescopes sont combinées pour obtenir une image plus nette, a joué un rôle fondamental dans ce résultat. En connectant des radiotélescopes sur des dizaines, des centaines, voire des milliers de kilomètres, les scientifiques ont pu zoomer pour obtenir une vue beaucoup plus nette du cœur de cette étoile en explosion.
Les rayons gamma provenant de plusieurs explosions de nova ont maintenant été détectés, il se peut donc que le phénomène soit relativement courant, mais peut-être observé uniquement lorsque la nova est suffisamment proche de la Terre.
Étant donné que ce type d’éjection est également observé dans d’autres systèmes d’étoiles binaires (deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre), les nouvelles connaissances pourraient aider les astronomes à comprendre comment ces systèmes se développent. La phase au cours de laquelle la matière éjectée d’une étoile engloutit sa compagne se produit dans toutes les étoiles binaires proches et est mal comprise.
« Nous pourrons peut-être utiliser les novae comme « banc d’essai » pour améliorer notre compréhension de cette étape critique de l’évolution binaire », a déclaré Chomiuk.
Référence : « Les orbites binaires comme moteur de l'émission de rayons γ et de l'éjection de masse dans les novae classiques » par Laura Chomiuk, Justin D. Linford, Jun Yang, T. J. O'Brien, Zsolt Paragi, Amy J. Mioduszewski, R. J. Beswick, C. C. Cheung, Koji Mukai, Thomas Nelson, Valerio A. R. M. Ribeiro, Michael P. Rupen, J. L. Sokoloski, Jennifer Weston, Yong Zheng, Michael F. Bode, Stewart Eyres, Nirupam Roy et Gregory B. Taylor.Nature.
DOI : 10.1038/nature13773
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