La supernova de type Ia qui émettait des rayons X

Les seules supernovas qui émettent des rayons X sont celles dont l'étoile explosée était entourée d'une coquille de gaz, que l'onde de choc à échauffée jusqu'à produire ces rayonnements. Il s'agit donc des supernovas par effondrement de cœur, ou supernovas de type II. Les supernovas de type Ia, elles, ne sont pas entourées de gaz et ne produisent donc pas de rayons X, un des paramètres cruciaux qui les distingue de leurs consoeurs. Enfin... toutes sauf un cas, la supernova Ia nommée SN2012ca...

SN2012ca est apparue en 2012 comme son nom l'indique, mais des rayons X en ont été détectés seulement un an et demi puis deux ans ans plus tard par le télescope spatial Chandra X-Ray Observatory. Cette supernova est ainsi devenue la première supernova de type Ia à être détectée en rayons X. Le nombre de photons X est certes faible : 33 la première fois et 10 la seconde, mais c'est bien la réalité.

SN2012ca est ainsi ce qu'on appelle une supernova Ia à CSM (Circum Stellar Medium), une supernova entourée d'une coquille ou d'un anneau de gaz, le premier cas recensé à ce jour. Chris Bochenek, jeune chercheur doctorant à l'université de Chicago, en a fait le sujet exclusif de sa thèse sous la direction de Vikram Dwarkadas, ce qui les a mené à publier cette observation singulière dans le journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Toutes les supernovas à CSM qui ont été observées étaient toutes des supernovas de type II, où une étoile très massive à envoyé dans son milieu proche de grandes quantités de gaz avant de s'effondrer et d'exploser. Seules les étoiles massives peuvent produire ce phénomène de production de milieu circumstellaire. Avec SN2012ca, Bochenek et ses collaborateurs trouvent une densité du milieu circumstellaire un million de fois plus dense (10⁸ atomes/cm³.) que le maximum qui pourrait être attendu autour d'une SN Ia...

Une solution serait d'après les chercheurs la présence d'une étoile compagne massive qui, elle, aurait pu rejeter ces quantités de matière. Mais il se trouve que la quantité calculée par les auteurs ne correspond pas avec ce scénario, il y en a beaucoup trop. Même les étoiles les plus massives n'auraient pas un taux de perte de masse suffisant pour produire ce milieu circumstellaire.

En dernier recours, les astrophysiciens proposent le scénario selon lequel une naine blanche aurait été en couple rapproché avec une étoile géante, et aurait spiralé vers le cœur de cette étoile. La supernova serait le résultat de la fusion de la naine blanche avec le cœur de cette étoile géante, ce qui aurait induit, juste avant l'explosion, l'existence d'un couple d'étoiles naines entourées d'une unique enveloppe. L'explosion aurait eu lieu au milieu de cette vaste enveloppe gazeuse...

D'autres observations de ces supernovas Ia atypiques seront nécessaires pour construire une image proche de la réalité de ce qui se passe là-haut...

Source

X-ray Emission from SN 2012ca: A Type Ia-CSM Supernova Explosion in a Dense Surrounding Medium.”

Bochenek et al,

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (23 août 2017).

https://doi.org/10.1093/mnras/stx2029

Illustrations

1) La supernova SN2012ca vu en rayons X par Chandra (image smoothée et en fausses couleurs). SN2012ca est localisée dans la galaxie ESO 336-G009, à 260 millions d'années-lumière (Vikram Dwarkadas / Chandra X-ray Observatory)

2) Le télescope Chandra X-ray Observatory à l'origine de cette découverte (NASA)