04/10/2012

Supernovae Ia : à la Recherche des Survivantes


Les supernovæ de type Ia sont des explosions d'étoiles naines blanches qui ont accrété trop de masse. Deux explications coexistent aujourd'hui pour modéliser ce phénomène : une étoile compagnon (de type géante ou même de la séquence principale) se fait aspirer sa matière par la naine blanche (c'est le modèle dit simple dégénéré), ou bien l'étoile compagnon est elle aussi une naine blanche, qui va finir par tomber sur l'autre naine blanche en fusionnant littéralement avec elle (c'est le modèle double-dégénéré). 

Ces deux cas sont assez différents dans leur processus, alors que les supernovæ Ia sont réputées produire une luminosité toujours égale, qui vue de la terre ne dépend que de leur distance, faisant d'elles des étalons pour les mesures de distance.
Bulle de gaz résiduelle de SN 1006, et zone de recherche en vert (Nature)
La plus grosse différence observable, ou du moins qu'on peut essayer d'observer, vient du fait que le modèle simple-dégénéré doit laisser un compagnon survivant après la transformation de l'étoile accrétante en étoile à neutron (ou en trou noir) dans l'explosion, alors que dans le modèle double-dégénéré, il ne doit rester après l'explosion qu'une étoile à neutrons (ou un trou noir), qui est le résidu de la fusion des deux étoiles naines blanches.

Savoir quelle est la proportion de ces deux types de supernovæ Ia est encore une question brûlante aujourd'hui. C'est donc vers une traque des survivants de supernovæ que s'orientent de nombreuses équipes d'astrophysiciens un peu partout dans le monde afin de mieux comprendre ces mécanismes. De récents résultats semblent indiquer que le canal simple dégénéré ne peut pas être exclu mais serait plutôt favorisé avec des étoiles compagnon non géantes, du type de notre soleil.

Une équipe espagnole vient de se pencher, elle, sur le cas de la supernova SN 1006, dont l'explosion fut visible en l'an 1006, comme son nom l'indique. SN 1006 est l'une des - seulement - quatre supernovae historiques ayant explosées dans notre galaxie (depuis 1000 ans, en gros), elle est située à 2.18 kiloparsecs de nous, soit 7107 années-lumières.

Les astronomes menés par J. González Hernández de l'Institut d'Astrophysique des Canaries, ont cherché grâce aux données du Very Large Telescope, si il existait une étoile dans la zone centrale du lieu de l'explosion, qui pourrait correspondre avec une étoile compagnon survivante.

Ils montrent dans leur article qui fait la Une de la revue Nature de la semaine dernière qu'il n'existe aucune étoile dans un rayon de 4 minutes d'arc du lieu de l'explosion qui puisse être associée au résidu de la supernova.
zoom sur la zone de recherche de l'étoile survivante
Les quatre étoiles candidates ayant une distance compatible avec une éventuelle étoile compagnon dans la zone étudiée sont toutes des géantes rouges (B16564, B97341, B99810 et B93571) mais aucune d'entre elles ne montre de particularité spectroscopique et de plus, des simulations hydrodynamiques de l'interaction des débris de l'explosion sur une compagne géante rouge ont montré très clairement que la très grande majorité de l'enveloppe de la géante doit être soufflée par la violence de l'explosion, laissant derrière elle une étoile dénudée avec une température augmentée.

Une telle étoile déplumée serait largement suffisamment lumineuse pour avoir été détectée dans la zone de recherche autour du centre de SN1006. Or rien de tel n'a été observé.

Reste alors la possibilité d'une étoile plus petite, de la séquence principale, qui ressemblerait à notre soleil, voire un peu plus petite. Mais les simulations hydrodynamiques d'explosion appliquées sur une étoile de ce type montrent qu'une étoile de masse solaire est étirée et échauffée par le "souffle" des débris et des rayonnements de sa compagne, lui faisant atteindre une luminosité plus de 5000 fois la luminosité solaire, puis elle doit ensuite se contracter et se refroidir relativment lentement.
Et en 1000 ans, un tel objet n'a pas suffisamment de temps pour devenir plus faible que le Soleil, et aurait donc du être observé dans la zone d'intérêt...

Cette étude parvient ainsi à la conclusion que d'une part la présence d'une étoile géante ou sub-géante comme étoile compagnon dans SN1006 est totalement exclue, et que d'autre part cette supernova n'a pu être produite que par un système double dégénéré (deux étoiles naines blanches fusionnant) ou, à la limite, dans un système simple dégénéré faisant intervenir une étoile de taille inférieure au soleil, mais avec de forts doutes dans ce dernier cas.

Cette observation, associée à de précédents résultats, permet au final à J. Gonzalez Hernandez et ses collègues de fournir pour la première fois une répartition statistique sur les modèles de supernovae Ia : le canal simple-dégénéré (signé par la présence d'une étoile résiduelle à côté de l'étoile à neutron) ne représenterait que moins de 20% de l'ensemble des supernovae Ia !..

Le voile commence à se lever sur la nature de ces explosions cataclysmiques, devenues cruciales pour l'astrophysique et la cosmologie, que sont les supernovæ Ia.



Lire aussi :
Comment explosent les étoiles ?
Supernovae Ia : Deux Origines pour une Explosion 

source :
No surviving evolved companions of the progenitor of SN 1006
J. González Hernández,   
Nature 489, 533–536  (27 September 2012)