Nous pensions savoir comment fonctionnaient les supernovae. Des étoiles massives explosent. Ils laissent derrière eux des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Habituellement, les plus grosses étoiles forment des paires : des systèmes binaires liés par la gravité.
Alors pourquoi n’avons-nous jamais vu deux supernovae naître d’un seul système binaire ?
Ce n’est pas qu’ils ne se soient pas produits. Ils se cachaient simplement. Plus précisément, ils se cachaient bien en vue à l’intérieur de la nébuleuse des méduses.
Trouver la deuxième supernova invisible dans IC 443
Le vrai nom de la nébuleuse des méduses est IC 443. C’est l’un des restes de supernova les plus célèbres de notre galaxie. Il brille brillamment aux rayons X. Pendant des décennies, cette luminosité a été un problème. Cela masquait tout le reste autour.
Il y avait un autre reste à proximité. C’était faible. Nous l’avons appelé G189.6+3. Il s’est attardé sur les données mais a refusé de se confirmer.
Les astronomes recherchent des restes de supernova en trouvant des ondes de choc. Ce sont les ondulations laissées lorsque le noyau d’une étoile implose et détruit le reste d’elle-même. Habituellement, vous le voyez dans les signaux radio ou les obus à rayons X.
En 2023, une équipe a utilisé le télescope eROSITA. Il s’agit d’un télescope à rayons X lancé en 2018 (en fonctionnement depuis 2019). Ils ont trouvé une coque de plasma chauffée à plus de huit millions de degrés Celsius.
Cela ressemblait à une deuxième supernova. Mais le signal radio manquait. Ou plutôt, cela ne correspondait pas à la coque entière. C’était ambigu. Ce n’est pas une arme fumante. Juste une ombre.
Comment les rayons gamma ont révélé la double explosion
La percée est venue du fait de regarder plus haut sur l’échelle énergétique.
Miltiadis Michailidis, astronome à Stanford, a dirigé une équipe utilisant les données du télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA. Ils ont fouillé 16 ans d’archives. Ils ne cherchaient pas les ondes radio. Ils recherchaient des rayons gamma.
Ils trouvèrent une lueur. Il a parfaitement tracé la coque aux rayons X.
Cela a prouvé que G189.6 n’était pas seulement un étrange nuage de gaz. C’était un reste de supernova.
Mais il y a eu un rebondissement.
La partie nord de ce nouveau vestige était différente. Il émettait un autre type de signal de rayons gamma. La plupart des G189.6 se trouvaient dans un espace vide. Sa lueur provenait d’électrons accélérés par l’onde de choc.
La partie nord heurte un mur. Plus précisément, la région S249 H II, un nuage dense d’hydrogène ionisé. Ici, ce sont les protons qui ont été accélérés, pas seulement les électrons. Cette interaction spécifique crée une signature gamma distincte.
Voici le truc : le nuage S249 était déjà connu pour interagir avec le Jellyfish Nebica (IC 443).
Cela signifiait que G189.6 et IC 443 n’étaient pas seulement visuellement proches dans le ciel. Ils étaient voisins physiques. Ils occupaient le même volume d’espace.
Pourquoi cette découverte de supernova binaire est importante
Pourquoi nous soucions-nous de deux étoiles mortes l’une à côté de l’autre ?
Cela résout une énigme théorique de longue date.
Les étoiles des systèmes binaires évoluent ensemble. Lorsque la première étoile, la plus lourde, explose sous forme de supernova, l’onde de choc frappe sa partenaire. Cela le fait sortir de son orbite. La star partenaire s’envole.
Plus tard, cette étoile partenaire explose également.
Si le temps entre les deux explosions est suffisamment court, vous obtenez deux restes qui semblent interagir.
Des simulations informatiques ont confirmé cette séquence. Les deux stars ont débuté en couple. Le premier a explosé. Le second a été envoyé voler. Il a voyagé suffisamment loin pour que ses restes soient séparés du premier, mais suffisamment proches pour que nous puissions voir la connexion.
Les explosions se sont produites à quelques milliers ou dizaines de milliers d’années d’intervalle. C’est un clin d’œil dans le temps astronomique.
Cela nous permet de mesurer quelque chose que nous ne pouvions pas mesurer auparavant : la propagation de l’énergie.
Nous pouvons désormais calculer exactement comment l’énergie de la première supernova s’est propagée dans l’espace. Nous pouvons voir comment cela a bousculé la matière. Nous pouvons suivre les éclats d’obus stellaires se déplaçant dans l’obscurité.
Qu’est-ce que cela signifie pour comprendre l’univers primitif
Il ne s’agit pas seulement d’une étrange paire d’étoiles.
Il valide nos modèles d’évolution des étoiles binaires. Comme le dit Michailidis, nous avions des théories. Nous disposons désormais de preuves matérielles pour les comparer.
Plus important encore, ces systèmes pourraient nous renseigner sur le début de l’univers.
Au début, le cosmos était plus petit. Il était rempli d’étoiles massives et de courte durée qui interagissaient constamment. Les binaires étaient courants. Ils explosaient fréquemment.
Étudier IC 443 et G189.6, c’est comme regarder une relique de cette époque violente.
Nous commençons à comprendre comment les étoiles et les galaxies se forment en observant comment elles meurent.
L’équipe prévoit déjà d’en chercher davantage. S’ils en trouvent d’autres, nous pourrons affiner nos prédictions. Nous pouvons cartographier l’évolution de ces systèmes dans la Voie lactée et au-delà.
En attendant, la nébuleuse des méduses a une jumelle. Et il attend dans les données depuis le début.
Avons-nous suffisamment de données gamma pour tous les trouver ? Peut-être pas encore. Mais le prochain est là.
