mercredi 23 mai 2018

Découverte de la première étoile à neutrons esseulée en dehors de notre Galaxie


Des astronomes viennent de découvrir une étoile à neutrons très particulière, située pour la première fois en dehors de notre Galaxie, dans le Petit Nuage de Magellan, à 200 000 années-lumière : elle ne possède pas d'étoile compagne, et a un champ magnétique très faible...




Cette étoile à neutrons se trouve à l'intérieur de ce qui reste de l'explosion d'une supernova, une très jolie coquille de gaz, nommé E 0102. Ce résidu, connu depuis 30 ans, a été observé récemment avec plusieurs instruments, notamment le Very Large Telescope et Hubble dans le visible, et Chandra, en rayons X. 
Cette coquille asymétrique qui entoure l'étoile à neutrons est riche en oxygène, et ce type de résidu est important pour comprendre comment les étoiles massives fusionnent leurs éléments légers juste avant d'exploser. Dans le cas de  E 0102, l’explosion a eu lieu il y a quelques milliers d'années. 

Les observations de Chandra en rayons X montrent que le résidu de la supernova est dominé par une grande structure en forme d'anneau (en bleu et mauve sur l'image), qui est associé à l'onde de choc de la supernova. Quant à l'observation détaillée de l'instrument MUSE monté sur le VLT, elle a permis de voir un anneau de gaz plus petit (en rouge sur l'image) qui s'étend moins vite et au centre duquel se trouve un point lumineux en rayons X : l'étoile à neutrons. Alors que le grand anneaux observé en rayons X s'étend à la vitesse d'environ 1000 km/s, le petit anneau, observé en visible, n'a qu'une vitesse de 90 km/s pour un rayon de 0,63 pc (2 années-lumière).

Le spectre en énergie de cette source ponctuelle de rayons X est très similaire à celui de deux autres étoiles à neutrons bien connues qui se trouvent au centre des résidus de supernova Cassiopeia A et Puppis A, et qui ont le point commun d'être seules, non accompagnées par une autre étoile, mais situées plus près de nous, dans notre Galaxie.
Les rayons X qui sont observés ici par Frédéric Vogt et ses collègues, proviennent de la surface chaude de l'étoile à neutrons. Le fait qu'aucune émission radio, pulsée ou non, n'est détectable indique que le champ magnétique de l'étoile à neutrons est très faible. Seulement 10 étoiles à neutrons ayant ces caractéristiques rares ont été trouvées jusqu'à aujourd'hui, et toutes dans notre Galaxie. C'est donc une petite première qu'a l'honneur de publier aujourd'hui la revue Nature Astronomy avec ce nouveau spécimen trouvé en dehors de la Voie Lactée.

Vous allez demander (et vous aurez raison) : Mais pourquoi l'étoile à neutrons semble-t-elle se trouver très décalée par rapport au centre du grand anneau circulaire produit par l'onde de choc de la supernova alors qu'elle en est le résidu compact ? Pour répondre à cette question, les astrophysiciens proposent deux scénarios, comme souvent : le premier dit que la supernova fut une explosion très asymétrique, ce qui a produit une violente impulsion à l'étoile à neutrons résultante (un "kick"), qui l'aurait emportée là où elle est aujourd'hui. Mais ce scénario possède une faiblesse : comment expliquer alors le petit anneau de gaz qui entoure très exactement l'étoile à neutrons aujourd'hui ?
L'autre scénario envisagé est que l'explosion aurait eu lieu a peu près là où se trouve aujourd'hui l'étoile à neutrons, qui n'aurait qu'une faible vitesse, et pour ce qui est du grand anneau de gaz, dans cette hypothèse, une série de circonstances particulières se seraient enchaînées, comme l'expulsion de grandes quantités de gaz de façon asymétrique, produisant des fortes variations de densité du gaz et de la poussière interstellaire, suivie de la création de cavités par les vents de l'étoile mourante quelques milliers d'années avant qu'elle n'explose.

Cette première étoile à neutrons extragalactique recèle donc encore une bonne part de mystère; les spécialistes vont s'empresser de l'observer encore plus en détails pour tenter de comprendre son histoire, et avec elle l'histoire générale de la mort violente des étoiles massives.

Source

Identification of the Central Compact Object in the young supernova remnant 1E0102.2-7219
F.P.A. Vogt, E.S. Bartlett, I.R. Seitenzahl, M.A. Dopita, P. Ghavamian, A.J. Ruiter, J.P. Terry
à paraître dans Nature Astronomy


Illustration

Image composite de E 0102 en rayons X et en visible (rayons X : NASA/CXC/ESO/F.Vogt et al; visible : ESO/VLT/MUSE & NASA/STScI

1 commentaire :

**** a dit…

Bonjour Dr Simon,
Merci pour cette très belle info ! Cette histoire de dėcentrage m a aussi sautée aux yeux... mais sinon, cette étoile à neutrons un peu particulière, pourrait-elle être un candidat à une "étoile étrange" (ces hypothétiques petites étoiles à neutrons à faible champ magnétique composées de quarks ?)