mardi 27 mars 2018

Mystère résolu pour des événements lumineux transitoires rapides


Il existe des sortes de supernovas très bizarres qu'on appelle des FELT (Fast-Evolving Luminous Transient), des événements transitoires qui ont la particularité d'évoluer très vite. On en sait maintenant beaucoup plus grâce à un télescope spatial pas du tout prévu au départ pour les observer : le chasseur d'exoplanètes Kepler.




Plusieurs FELT ont été découvertes depuis une dizaine d'années, toutes difficilement explicables par les modèles de supernova les plus élaborés. Leur nombre est resté très restreint du fait de leur échelle de temps caractéristique (un pic de luminosité atteint en quelques jours seulement, contre plusieurs semaines pour des supernovas classiques). La plupart des télescopes faisant des grands relevés du ciel scannent le ciel tous les quelques jours. Mais le télescope Kepler, lui, a la capacité de observer la même région du ciel toutes les 30 minutes, ce qui donne un avantage certain pour détecter des variations rapides. Kepler, rappelons-le, a été conçu pour détecter de très faibles variations de luminosité sur des étoiles, qui signent la présence de planètes en transit devant leur surface. 

Avant Kepler, les données étaient rares et les explications des FELT étaient difficiles à établir. Les modèles étaient très variés, allant de la rémanence d'une bouffée de rayons gamma à une supernova Ia ratée en passant par une supernova boostée par un magnétar.
Armin Rest (Space Telescope Science Institute, Baltimore) et son équipe ont exploité les capacité du télescope Kepler pour suivre l'évolution d'une FELT nommée KSN 2015K. En analysant la courbe de lumière, montrant une montée de luminosité en 2,2 jours et une baisse de moitié du signal en 6,8 jours seulement, les astrophysiciens arrivent à comprendre ce qui se passe avec ces événements transitoires. Ils montrent notamment que la décroissance de la luminosité ne peut pas être dirigée par la décroissance de certains éléments radioactifs comme le Ni-56, et la courbe de luminosité ne peut pas non plus être expliquée par une source continue qui serait liée à la présence d'un pulsar ou d'un trou noir.


D'après les modélisations hydrodynamiques effectuées par les chercheurs américains, il s'agirait bien d'une supernova, mais elle se se serait déroulée dans un environnement particulier. Rest et ses collaborateurs montrent dans l'article qu'ils publient dans Nature Astronomy que la source intense et très rapide de lumière arrive après l'explosion de la supernova. L'étoile qui explose se trouverait en fait enfouie dans un cocon de matière (gaz et poussières) qui avait été éjectée auparavant. Lorsque l'onde de choc de l'explosion de la supernova atteint le cocon de gaz à une vitesse hypersonique, la grande majorité de l'énergie cinétique injectée est immédiatement convertie en lumière. Cette bouffée de lumière ne dure que quelques jours, à peine un dixième de la durée classique pour une supernova standard.
Les chercheurs arrivent ainsi pour la première fois à éliminer quantité de théories alternatives pour expliquer la nature des FELT grâce à l'observation. Le modèle de la coquille dense s'avère coller parfaitement avec les courbes de luminosité mesurées avec Kepler. Les données indiquent que l'étoile a éjecté une grosse quantité de matière à peine un an avant d'exploser en supernova. Les astrophysiciens pensent que ces étoiles ont dû connaître une fin mouvementée avec l'apparition de plusieurs éruptions massives qui ont produit la coquille de gaz qui sera à l'origine de l'allumage soudain et très rapide observé ensuite.

Maintenant que Kepler a montré que les FELT pouvaient être suivies, nul doute que d'autres observations seront tentées, si ce n'est avec Kepler dans sa version K2, probablement avec son successeur TESS aux performances décuplées.

Source

A fast-evolving luminous transient discovered by K2/Kepler
A. Rest, P. M. Garnavich, D. Khatami, D. Kasen, B. E. Tucker, E. J. Shaya, R. P. Olling, R. Mushotzky, A. Zenteno, S. Margheim, G. Strampelli, D. James, R. C. Smith, F. Förster & V. A. Villar
Nature Astronomy en ligne (26 march 2018)


Illustrations

1) Schéma du modèle proposé par les auteurs pour expliquer les FELT (NASA, ESA, and A. Feild (STScI))

2) Courbe de luminosité de KSN 2015K mesurée avec Kepler (Rest et al., Nature Astronomy)

5 commentaires :

sixenligne atmo a dit…

et un de plus, j'adore la résolution des mystères spatiaux ;)

Cependant 2 petites coquilles :
"la décroissance de la luminosité ne peut pas être pas dirigée par la décroissance de certains éléments radioactifs" cette tournure de phrase ne peut pas être pas fausse ou me trompe-je? :D
"nulle doute que d'autres observations seront tentées" c'est pas plutôt "nul doute"?

Ceci étant dit, cela n'enlève rien à la qualité de l'article et au plaisir de vous lire ;)

Dr Eric SIMON a dit…

Merci pour votre lecture attentive. Désolé pour ces coquilles toujours trop nombreuses. Je corrige de suite.

jean-paul a dit…

Magnifique explication.

Nickrich a dit…

Bonjour, est-ceci pourait arriver lorsque Eta carinea (je suis pas sur de son nom, mais bref la super géante rouge dans la constellation du Carène) explosera car il me semble qu’elle a eu des épisodes d’éjections denses de matière (ses fameux lobes) ?

Dr Eric SIMON a dit…

Son nom est Eta Carinae (la Carène : Carina, carinae au genitif...). Tout a fait, elle a deja expulsé de grosses quantités de matière, notamment au XIXÈME siècle. Mais ce cocon de la Carène n'est peut etre pas suffisamment dense pour produire le même effet de flash qui a été observé ici...