Cette impression d’artiste montre le noyau brillant d’une étoile Wolf-Rayet entouré d’une nébuleuse de matière expulsée par l’étoile elle-même. Crédit : ESO/L. Calçada
Nous pensons souvent que les explosions de supernova sont inévitables pour les grandes étoiles. Une grosse étoile n’a plus de carburant, la gravité fait s’effondrer son noyau, et BOOM ! Mais les astronomes ont longtemps pensé qu’au moins un type de grande étoile ne se terminait pas par une supernova. Connu sous le nom de Les étoiles Wolf-Rayeton pensait qu’elles se terminaient par un effondrement silencieux de leur noyau en une supernova. trou noir. Mais une nouvelle découverte montre qu’elles pourraient devenir des supernovae après tout.
Les étoiles Wolf-Rayet sont parmi les étoiles les plus massives connues. Elles sont à la fin de leur courte vie, mais au lieu de s’épuiser et d’exploser, elles expulsent leurs couches externes grâce à un vent stellaire extrêmement puissant. Cela produit une nébuleuse environnante riche en hélium, carbone et azote ionisés, mais presque pas d’hydrogène. La température de surface de l’étoile restante peut dépasser 200 000 K, ce qui en fait les étoiles les plus lumineuses connues. Mais comme la majeure partie de cette lumière se situe dans le domaine de l’ultraviolet, elles ne sont pas particulièrement brillantes à l’œil nu.
Étoile Wolf-Rayet. Crédit : Hubble Legacy Archive, NASA, ESA – Traitement et licence : Judy Schmidt
Même si les couches externes d’une étoile Wolf-Rayet sont éliminées, l’étoile centrale est encore beaucoup plus massive que le Soleil. On peut donc penser que ce n’est qu’une question de temps avant qu’elle ne devienne une supernova. Quel que soit le niveau de fusion dans le tableau périodique, le combustible finira par manquer, ce qui conduira à une supernova avec effondrement du noyau. Mais nous pouvons observer le spectre des éléments dans une supernova, et nous n’avions jamais vu de spectre correspondant à une étoile Wolf-Rayet. Lorsque la découverte de supernovae est devenue courante, certains astronomes ont commencé à se demander si les étoiles Wolf-Rayet ne mourraient pas plutôt tranquillement. L’idée était qu’elles rejetteraient suffisamment de couches externes pour que le noyau restant finisse par s’effondrer directement dans un trou noir. Pas besoin d’explosion géante. Une mort silencieuse pour une étoile massive.
Dans une grande étoile, les différents éléments se trouvent en couches avant l’explosion de l’étoile. Crédit : Itai Raveh
Cette dernière étude montre qu’au moins certaines étoiles Wolf-Rayet deviennent des supernovae. L’équipe a examiné le spectre d’une supernova connue sous le nom de SN 2019hgp, qui a été découverte par le Zwicky Transient Facility (ZTF). Le spectre de la supernova présentait une forte émission lumineuse indiquant la présence de carbone, d’oxygène et de néon, mais pas d’hydrogène ni d’hélium. En examinant les données de plus près, l’équipe a découvert que ces lignes d’émission particulières n’étaient pas causées directement par les éléments de la supernova. Elles faisaient plutôt partie d’une nébuleuse qui s’éloignait de l’étoile à plus de 1 500 km/s.
Un spectre de SN 2019hgp. Crédit : Itai Raveh
En d’autres termes, avant que la supernova ne se produise, l’étoile progénitrice était entourée d’une nébuleuse riche en carbone, azote et néon, mais dépourvue des éléments plus légers que sont l’hydrogène et l’hélium. L’expansion de la nébuleuse a dû être provoquée par de forts vents stellaires. Cela correspond très bien à la structure d’une étoile Wolf-Rayet. Il semble donc que SN 2019hgp soit le premier exemple de supernova de type Wolf-Rayet. Depuis lors, des supernovae similaires ont également été détectées.
Comme cette supernova a été identifiée par les spectres de la nébuleuse environnante, on ne sait pas si l’explosion était une simple supernova ou s’il s’agissait d’un processus hybride plus complexe où la couche supérieure de l’étoile a explosé tandis que le noyau s’est effondré directement en un trou noir. D’autres observations seront nécessaires pour déterminer les détails. Ce qui est clair, c’est qu’au moins certaines étoiles Wolf-Rayet ne disparaissent pas en silence dans la nuit.
Publié à l’origine sur Universe Today.
Référence : “A WC/WO star exploding within an expanding carbon-oxygen-neon nebula” par A. Gal-Yam, R. Bruch, S. Schulze, Y. Yang, D. A. Perley, I. Irani, J. Sollerman, E. C. Kool, M. T. Soumagnac, O. Yaron, N. L. Strotjohann, E. Zimmerman, C. Barbarino, S. R. Kulkarni, M. M. Kasliwal, K. De, Y. Yao, C. Fremling, L. Yan, E. O. Ofek, C. Fransson, A. V. Filippenko, W. Zheng, T. G. Brink, C. M. Copperwheat, R. J. Foley, J. Brown, M. Siebert, G. Leloudas, A. L. Cabrera-Lavers, D. Garcia-Alvarez, A. Marante-Barreto, S. Frederick, T. Hung, J. C. Wheeler, J. Vinkó, B. P. Thomas, M. J. Graham, D. A. Duev, A. J. Drake, R. Dekany, E. C. Bellm, B. Rusholme, D. L. Shupe, I. Andreoni, Y. Sharma, R. Riddle, J. van Roestel et N. Knezevic, 12 janvier 2022, Nature.
DOI :10.1038/s41586-021-04155-1
