La plupart des étoiles les plus lourdes de l’Univers finiront leur vie dans une explosion brillante, connue sous le nom de supernova, qui éclipse brièvement le reste de sa galaxie hôte, nous permettant de visualiser ces événements rares à de grandes distances. À l’extrémité inférieure de cette plage de masse, l’explosion de la supernova comprimera le cœur de l’étoile en une boule dense de neutrons beaucoup plus dense que ce qui peut être reproduit en laboratoire. Ainsi, les scientifiques doivent s’appuyer sur des modèles théoriques et des observations astronomiques pour étudier ces objets, appelés étoiles à neutrons.
Au très bas de cette plage, les explosions de supernova sont considérées comme plus faibles et plus faibles, mais même pour des simulations de supernova de pointe, il est difficile de tester cette hypothèse. Dans notre étude récemment publiée, nous avons trouvé une nouvelle façon de tester ces supernovae plus faibles : en associant des explosions de supernova plus faibles à des mouvements lents étoile à neutrons restes, les vitesses des étoiles à neutrons pourraient estimer avec précision les supernovae les plus faibles, sans avoir besoin de simulations coûteuses.
Les étoiles à neutrons ne brillent pas comme les autres étoiles, mais produisent plutôt un faisceau d’ondes radio très étroit qui peut (si nous avons de la chance) pointer vers la Terre. Au fur et à mesure que l’étoile à neutrons tourne, le faisceau de lumière semble clignoter, créant un effet de phare. Lorsque cet effet est observé, nous l’appelons une étoile pulsante, ou pulsar. Les progrès récents des radiotélescopes permettent des mesures précises des vitesses des pulsars. Nous avons combiné nos mesures avec des simulations de millions d’étoiles et avons constaté que les vitesses généralement élevées des pulsars ne permettaient pas de nombreuses supernovae faibles.
Cependant, il y a une mise en garde : de nombreuses étoiles massives qui produisent des étoiles à neutrons sont nées dans des binaires stellaires. Si une supernova normale se produit dans un binaire stellaire, le reste de l’étoile à neutrons subira un grand coup de recul – comme un boulet de canon se précipitant loin de la poudre à canon qui explose – et il s’éjectera probablement de son étoile compagne où il pourra plus tard être observé comme un seul pulsar. Mais si la supernova est faible, l’étoile à neutrons peut ne pas avoir assez d’énergie pour échapper à l’attraction gravitationnelle de son étoile compagne, et le système binaire stellaire restera intact. C’est une étape nécessaire dans la formation de binaires d’étoiles à neutrons, donc l’existence de ces binaires prouve que certains les explosions de supernova doivent être faibles.
Nous avons découvert que pour expliquer à la fois l’existence de binaires d’étoiles à neutrons et l’absence de pulsars lents, les supernovae faibles ne peuvent se produire que dans des binaires stellaires très proches, et non dans des étoiles isolées. Ceci est utile pour modéliser les simulations de supernova et s’ajoute à un nombre croissant de recherches suggérant que les supernovae faibles ne peuvent se produire que dans des binaires stellaires qui ont déjà interagi les uns avec les autres. Des études comme celle-ci, qui simulent de nombreuses étoiles avec des détails relativement faibles, sont essentielles pour comprendre les effets d’une physique incertaine sur les populations stellaires, ce qui est impossible avec des simulations très détaillées.
Écrit par le doctorant Reinhold Wilcox, Université Monash.
Référence : « Contraints on Weak Supernova Kicks from Observed Pulsar Velocities » par Reinhold Willcox, Ilya Mandel, Eric Thrane, Adam Deller, Simon Stevenson et Alejandro Vigna-Gómez, 18 octobre 2021, Les lettres du journal astrophysique.
DOI : 10.3847/2041-8213/ac2cc8
