Une supernova est un événement rare et merveilleux. Étant donné que ces explosions intenses n'ont lieu que lorsqu'une étoile massive atteint le stade final de sa durée de vie évolutive - lorsqu'elle a épuisé tout son carburant et subit l'effondrement du cœur - ou lorsqu'une naine blanche dans un système d'étoiles binaires consomme son compagnon, pouvant le premier témoin est tout à fait le privilège.
Mais récemment, une équipe internationale d'astronomes a été témoin de quelque chose qui pourrait être encore plus rare - un événement de supernova qui semblait se produire au ralenti. Alors que les supernova de son genre (SN Type Ibn) sont généralement caractérisées par une montée rapide en luminosité de pointe et un déclin rapide, cette supernova particulière a pris un temps sans précédent pour atteindre une luminosité maximale, puis s'est lentement estompée.
Pour les besoins de leur étude, l'équipe de recherche - qui comprenait des membres du Royaume-Uni, de Pologne, de Suède, d'Irlande du Nord, des Pays-Bas et d'Allemagne - a étudié un événement de type Ibn appelé OGLE-2014-SN-13. On pense que ces types d'explosions sont le résultat d'étoiles massives (qui ont perdu leur enveloppe externe d'hydrogène) subissant un effondrement du noyau et dont les éjectas interagissent avec un nuage de matériau circumstellaire riche en hélium (CSM).
L'étude a été dirigée par Emir Karamehmetoglu du Centre Oskar Klein de l'Université de Stockholm. Comme il l'a dit à Space Magazine par e-mail:
«Les supernovae de type Ibn seraient les explosions d'étoiles très massives, entourées d'une région dense de matériaux extrêmement riches en hélium. Nous déduisons l'existence de cet hélium via la présence de raies d'émission d'hélium étroites dans leurs spectres optiques. Nous pensons également qu'il y a très peu, voire pas d'hydrogène dans les environs immédiats de l'étoile, car s'il était là, il se montrerait beaucoup plus fort que l'hélium dans les spectres. Comme vous pouvez l'imaginer, ce type de configuration est très rare, car l'hydrogène est de loin l'élément le plus abondant de l'univers. »
Comme déjà noté, les supernova de Type Ibn se caractérisent par une augmentation soudaine et dramatique de leur luminosité, puis un déclin rapide. Cependant, en observant OGLE-2014-SN-131 - qu'ils ont détecté le 11 novembre 2014 à l'aide de l'expérience de lentille gravitationnelle optique (OGLE) à l'Observatoire astronomique de l'Université de Varsovie - ils ont été témoins de quelque chose de complètement différent.
«OGLE-2014-SN-131 était différent car il lui a fallu près de 50 jours, par rapport à la plus typique ~ 1 semaine, pour qu'il devienne brillant», a déclaré Karamehmetoglu. «Ensuite, il a également diminué relativement lentement. Le fait qu'il a fallu plusieurs fois plus de temps que la montée typique à la luminosité maximale, qui ne ressemble à aucun autre Ibn qui a été étudié auparavant, en fait un objet très unique. »
Grâce aux données obtenues par le système de détection des transitoires OGLE-IV, ils ont pu placer OGLE-2014-SN-131 à une distance d'environ 372 ± 9 mégaparsèques (1183,95 à 1242,66 millions d'années-lumière) de la Terre. Cela a ensuite été suivi par des observations photométriques à l'aide du télescope OGLE de l'Observatoire de Las Campanas au Chili et du Détecteur Optique / proche infrarouge à rayons gamma (GROND) de l'Observatoire de La Silla.
L’équipe a également obtenu des données spectroscopiques en utilisant le télescope de nouvelle technologie (NTT) de l’ESO à La Silla et le très grand télescope (VLT) de l’observatoire de Paranal (tous deux situés au Chili). En plus d'avoir un temps de montée inhabituellement long, les données combinées ont également indiqué que la supernova avait une courbe de lumière inhabituellement large. Pour expliquer tout cela, l'équipe a envisagé un certain nombre de possibilités.
Pour commencer, ils ont considéré les modèles de désintégration radioactifs standard, connus pour alimenter les courbes de lumière de la plupart des autres supernovae de type I et de type II. Cependant, ceux-ci ne pouvaient pas expliquer ce qu'ils avaient observé avec OGLE-2014-SN-131. En tant que tels, ils ont commencé à envisager des scénarios plus exotiques, qui comprenaient l'énergie fournie par une jeune étoile à neutrons à rotation rapide (aka. Un magnétar) à proximité.
Alors que ce modèle expliquerait le comportement de OGLE-2014-SN-131, il était limité en ce que l'on ne sait pas encore quelles circonstances seraient nécessaires pour invoquer un magnétar. À ce titre, Karamehmetoglu et son équipe ont également envisagé la possibilité que les explosions puissent être alimentées par des chocs créés par l'interaction des matériaux éjectés de la supernova avec le CSM riche en hélium.
Grâce aux données spectrales obtenues par le NTT et le VLT, ils savaient qu'un tel matériau existait autour de l'étoile, et le modèle a donc pu reproduire le comportement observé. Comme Karamehmetoglu l'a expliqué, c'est pour cette raison qu'ils privilégient ce modèle par rapport aux autres:
«Dans ce scénario, la raison pour laquelle OGLE-2014-SN-131 est différent des autres SNe de type Ibn est due à la nature inhabituellement massive de son étoile progénitrice. Une étoile très massive, entre 40 et 60 fois la masse de notre Soleil, située dans une galaxie à faible métallicité, a probablement donné naissance à ce SN en expulsant une grande quantité de matière riche en hélium, puis en explosant finalement en SN. »
En plus d'être un événement unique, cette étude a également des implications drastiques pour l'astronomie et l'étude des supernovae. Grâce à la détection de OGLE-2014-SN-131, tous les futurs modèles qui tentent d'expliquer comment les supernovae de type Ibn ont maintenant une contrainte stricte. Dans le même temps, les astronomes ont maintenant un modèle existant à considérer si et quand ils sont témoins d'autres supernovae qui présentent des temps de montée particulièrement longs.
Pour l'avenir, c'est précisément ce que Karamehmetoglu et ses collègues espèrent faire. "Dans notre prochain effort, nous étudierons d'autres types de SN, moins rares, qui ont de longs temps de montée, et sont donc probablement créés par des étoiles très massives", a-t-il déclaré. «Nous allons pouvoir profiter du cadre de comparaison que nous avons développé lors de l'étude de OGLE-2014-SN-131.»
Une fois de plus, l'Univers nous a appris que deux des aspects les plus importants de la recherche scientifique sont l'adaptabilité et l'engagement à la découverte continue. Lorsque les choses ne sont pas conformes aux modèles existants, développez-en de nouveaux et testez-les!
