Grâce à des astronomes amateurs, à une nouvelle technologie et à la réaction rapide d’observateurs professionnels, des chercheurs ont été témoins d’une explosion cosmique poussant des particules près de la limite de vitesse cosmique pour la première fois.
Dans une nouvelle étude publiée jeudi dans le journal Scienceune équipe internationale de chercheurs utilisant le système de stéréoscopie à haute énergie, ou Hess, décrit ses observations d’une explosion massive à la surface d’une étoile naine blanche appelée nova. Ils ont constaté que l’onde de choc qui en a résulté a accéléré les rayons gamma jusqu’à leur vitesse limite théorique dans les modèles des astrophysiciens, soit très près de la vitesse de la lumière.
Selon Ruslan Konno, auteur de l’étude et candidat au doctorat au Deutsches Elektronen-Synchrotron, cette découverte suggère que les conditions physiques autour des novae peuvent se rapprocher des idéaux théoriques, ce qui, selon lui, a d’énormes implications pour l’astrophysique.
“Cela suggère que le processus d’accélération pourrait être tout aussi efficace dans leurs parents beaucoup plus extrêmes, les supernovae”, a-t-il déclaré dans un communiqué.
Il est également possible que les novae soient une source de rayons cosmiques, cette pluie constante de particules à haute énergie que les astronomes observent et qui se dirige vers la Terre depuis toutes les directions du ciel. L’origine exacte de ces rayons fait l’objet de recherches actives.
Alors qu’une supernova a lieu à la mort d’une étoile géante, une nova est une explosion de moindre ampleur à la surface d’une étoile beaucoup plus petite, une naine blanche. Et contrairement à une supernova, les novae peuvent avoir lieu sans la destruction de l’étoile, et peuvent même se répéter à intervalles réguliers.
Les novae se produisent lorsqu’une naine blanche dans un système stellaire binaire vole de la matière à une étoile compagnon plus grande, généralement une naine rouge. Lorsqu’une quantité suffisante de matière stellaire volée s’accumule à la surface de la naine blanche, cela déclenche une réaction de fusion incontrôlée – une explosion thermonucléaire libérant en quelques secondes 10 000 à 100 000 fois l’énergie que le Soleil terrestre produit en un an.
La puissante explosion de la nova génère des ondes de choc concentriques, en forme de sablier, qui se propagent dans l’espace, comprimant devant elles toute matière stellaire expulsée. Cette matière comprimée est énergisée, libérant et accélérant des particules – les rayons gamma que les astronomes recherchent avec des instruments comme Hess.
M. Konno était l’un des plus de 230 chercheurs de 41 organismes de recherche différents qui ont utilisé Hess pour étudier la nova RS Ophiuchi lors de son explosion en août 2021. RS Ophiuchi est une nova récurrente située à environ 5 000 années-lumière. Elle a explosé en 2006 et en 1985 avant son dernier feu d’artifice.
Ce sont des astronomes amateurs qui ont alerté l’équipe Hess que RS Ophiuchi avait à nouveau explosé. La réaction rapide de l’équipe Hess – et une nouvelle caméra spéciale fixée à un télescope Hess en Namibie – a permis aux chercheurs d’observer l’éclosion de la nova en temps réel. Ils ont mesuré les rayons gamma de l’explosion pendant plus d’un mois après, et ont constaté qu’ils étaient des centaines de fois plus énergétiques que ceux observés dans les précédentes novae.
L’installation Hess utilise cinq télescopes sensibles aux rayons gamma qui font partie du futur réseau de télescopes Cherenkov, un réseau mondial de télescopes conçu pour étudier les phénomènes de rayons gamma dans le ciel. Un objectif clé du Hess et du réseau Cherenkov sera d’étudier d’autres novae pour voir si elles présentent également les puissantes propriétés d’accélération des particules de RS Ophiuchi.
“Au cours des prochaines années, les recherches utilisant le réseau [Cherenkov Telescope Array] Au cours des prochaines années, la recherche utilisant les télescopes[Cherenkov Telescope Array]montrera si ce type de nova est spécial”, a déclaré Stefan Wagner, directeur de Hess, dans un communiqué. “Cette mesure est un nouveau succès dans l’astronomie des rayons gamma et un signe encourageant que nous serons en mesure d’étudier beaucoup plus d’explosions cosmiques avec H.E.S.S. et les télescopes à rayons gamma du futur.”
