mercredi 10 octobre 2018

La nova de 1670 serait une collision naine blanche - naine brune


En juillet 1670, les astronomes ont aperçu une étoile nouvelle juste en dessous de la tête du Cygne, dont nous voyons aujourd'hui un résidu nébuleux que l'on appelle CK Vulpeculae ( dans la constellation du Petit Renard, voisine du Cygne). Une nouvelle observation détaillée de cette nébuleuse en forme de sablier renversé avec ALMA  nous dévoile aujourd'hui ce qui s'est passé il y a 350 ans : une collision entre une naine blanche et une naine brune.




Jusqu'à très récemment, les spécialistes pensaient que la nova observée en 1670 était le produit de la fusion de deux étoiles "normales", semblables au Soleil. Le résidu visible aujourd'hui, qui a la forme d'un sablier renversé entourant un objet compact a été réétudié avec le réseau de radiotélescopes ALMA en observant l'émission submillimétrique de la région interne de la nébuleuse CK Vulpeculae formant un double cocon de poussière et de gaz en expansion. 

L'indice crucial que Steward Eyres (University of Central Lancashire) et ses collaborateurs ont confirmé, c'est la présence en abondance de lithium. Mais les étoiles comme le Soleil ne fabriquent pas de lithium, et même mieux : si elles en possèdent, elle le détruisent dans leur réactions de fusion nucléaire classiques. Seul un phénomène de nucléosynthèse par fusions à la surface d'une naine blanche par l'apport de matière d'une naine brune peut expliquer cette présence.

Dans leur étude qu'ils publient dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, les chercheurs montrent que le lithium n'est pas le seul indice menant sur la piste d'une fusion entre une naine blanche et une naine brune : ils observent également une extension des cocons de poussière et de gaz qui est cohérente avec des mesures antérieures de ratios isotopiques du carbone, de l'azote et de l'oxygène qui apparaissaient exceptionnels et qui ne peuvent s'expliquer que si de la matière d'une naine brune a participé à des réactions thermonucléaires à la surface d'une naine blanche ayant produit de grandes bouffées de matière le long d'un axe préférentiel.


Il semble donc clairement maintenant que la nova observée en 1670 était plus qu'une nova au sens actuel (l'éruption thermonucléaire à la surface d'une naine blanche après afflux de gaz), mais bien une collision de deux objets, dont l'un des deux était une étoile ratée, qui a produit cette forte éruption thermonucléaire. Eyres et ses collaborateurs peuvent même estimer les masses respectives des deux progénitrices : la naine brune devait être 10 fois moins massive que la naine blanche (qui elle fait environ 1 masse solaire). Au cours de cette collision, la naine blanche aurait survécu. La vitesse des éjecta observés indique bien une origine au centre de la nébuleuse et une estimation de la date du début d'expansion comprise entre 1670 et 1672. La nova de 1670 n'était donc pas une véritable nova mais pas non plus une supernova avec destruction complète de la naine blanche. 

Les données d'ALMA montrent aussi quelque chose d'étonnant pour les astrophysiciens : la présence de molécules organiques comme le formaldéhyde (H2CO) ou le formamide (NH2CHO) qui est un dérivé de l'acide formique, et donc du CH3OH, en plus du CO et du CN. Or ces molécules organiques ne peuvent pas survivre à un environnement violent peuplé de fusions nucléaires dans tous les sens. Les chercheurs en concluent donc qu'elles se seraient formées dans les débris dispersés de la naine brune, donc après l'événement cataclysmique. La présence des briques de bases nécessaires pour former ces molécules organiques assez complexes va également dans le sens d'une collision entre une étoile naine brune et une naine blanche. 


Source

ALMA Reveals the Aftermath of a White Dwarf—Brown Dwarf Merger in CK Vulpeculae
Steward Eyres et al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 481, Issue 4, (21 December 2018)


Illustrations

1) CK Vulpecula imagée par ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. P. S. Eyres

2) Rapport de l'observation d'une nova sous la tête du Cygne par Johannes Hevelius le 25 juillet 1670 (Philosophical Transactions of the Royal Society, 1670, vol. 5, number 65, pp. 2087-2091)

3) Cartgraphie de la région centrale de CK Vul (Eyres et al.)