MADRID, 19 (EUROPA PRESS)
Les premiers éclairs d'une supernova pourraient être analysés quelques heures après son apparition pour déterminer son origine, grâce à une nouvelle méthode d'observation astronomique.
Les supernovae apparaissent à nos yeux – et aux instruments astronomiques – comme des éclairs lumineux qui apparaissent dans le ciel sans prévenir, là où rien n'était visible quelques instants auparavant. Cet éclair est provoqué par l'explosion colossale d'une étoile.
En raison de leur nature soudaine et imprévisible, les supernovae ont longtemps été difficiles à étudier, mais aujourd’hui, grâce à des relevés approfondis, continus et fréquents du ciel, les astronomes peuvent en découvrir de nouvelles presque quotidiennement.
Il est cependant crucial de développer des protocoles et des méthodes pour les détecter rapidement ; ce n’est qu’alors que nous pourrons comprendre les événements et les corps célestes qui les ont déclenchés.
Dans une étude pilote, Lluís Galbany, de l'Institut des sciences spatiales (ICE-CSIC) de Barcelone, et ses collègues présentent une méthodologie permettant d'obtenir les spectres de supernova les plus précoces possibles, idéalement dans les 48, voire 24 heures suivant l'apparition des premières lueurs. Les résultats ont été publiés dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Les supernovae sont d'énormes explosions qui marquent les dernières étapes de la vie d'une étoile. Elles se divisent en deux grandes catégories, déterminées par la masse de l'étoile progénitrice. « Les supernovae thermonucléaires sont des étoiles dont la masse initiale ne dépassait pas huit masses solaires », explique Galbany, premier auteur de l'étude.
Le stade évolutif le plus avancé de ces étoiles, avant la supernova, est la naine blanche : des objets très anciens qui n’ont plus de noyau actif produisant de la chaleur. Les naines blanches peuvent rester longtemps en équilibre grâce à un effet quantique appelé pression de dégénérescence électronique.
Si une telle étoile se trouve dans un système binaire, poursuit-il, elle peut absorber la matière de son compagnon. La masse supplémentaire augmente la pression interne jusqu'à ce que la naine blanche explose en supernova.
« La deuxième catégorie principale est celle des étoiles très massives, celles de plus de huit masses solaires », explique Galbany. Elles brillent grâce à la fusion nucléaire de leur noyau, mais une fois que l'étoile a brûlé des atomes de plus en plus lourds, au point où la fusion ne produit plus d'énergie, le noyau s'effondre. À ce stade, l'étoile s'effondre, car la gravité n'est plus contrée ; la contraction rapide augmente considérablement la pression interne et déclenche l'explosion.
Les premières heures et les premiers jours suivant l'explosion conservent des indices directs sur le système progéniteur : des informations qui permettent de distinguer les schémas d'explosion concurrents, d'estimer les paramètres critiques et d'étudier l'environnement local. « Plus tôt nous les détecterons, mieux ce sera », souligne Galbany.
JOURS OU SEMAINES
Historiquement, obtenir des données aussi précoces était difficile, car la plupart des supernovae étaient découvertes quelques jours, voire quelques semaines après l'explosion. Les relevés modernes à grand champ et à grande vitesse, qui couvrent de vastes étendues du ciel et les revisitent fréquemment, modifient cette perspective et permettent des découvertes en quelques heures, voire quelques jours seulement. Des protocoles et des critères restent nécessaires pour exploiter pleinement ces relevés, et l'équipe de Galbany a testé ces règles à l'aide d'observations du Gran Telescopio de Canarias (GTC). Leur étude porte sur dix supernovae : moitié thermonucléaires, moitié à effondrement de cœur. La plupart ont été observées dans les six jours suivant l'explosion estimée, et dans deux cas, dans les 48 heures.
Le protocole commence par une recherche rapide de candidats basée sur deux critères : le signal brillant doit être absent des images de la nuit précédente et la nouvelle source doit se trouver dans une galaxie. Lorsque ces deux conditions sont remplies, l'équipe active l'instrument OSIRIS du GTC pour obtenir un spectre.
« Le spectre de supernova nous indique, par exemple, si l'étoile contenait de l'hydrogène, ce qui signifie que nous avons affaire à une supernova à effondrement de cœur », explique Galbany.
Comprendre la supernova dans ses premiers instants permet également d'explorer d'autres types de données sur le même objet, comme la photométrie du Zwicky Transient Facility (ZTF) et du Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS), qui est utilisé dans l'étude.
Ces courbes de lumière montrent comment la luminosité augmente dans la phase initiale ; si de petits renflements sont observés, cela pourrait signifier qu'une autre étoile du système binaire a été absorbée par l'explosion. Des vérifications supplémentaires sont basées sur des données de la même zone du ciel provenant d'autres observatoires.
Puisque cette première étude a permis de recueillir des données en 48 heures, les auteurs concluent que des observations encore plus rapides sont possibles. « Ce que nous venons de publier est une étude pilote », explique Galbany.
