Les explosions de Nova sont apparemment une source de rayons cosmiques.
Les télescopes MAGIC ont observé la nova RS Ophiuchi qui brille dans les rayons gamma à une énergie extrêmement élevée. Les rayons gamma émanent de protons qui sont accélérés à de très hautes énergies dans le front de choc qui suit l’explosion. Cela suggère que les novae sont également une source du rayonnement cosmique omniprésent dans l’univers, qui se compose principalement de protons riches en énergie, qui traversent l’espace presque à la vitesse de la lumière.
Lumière allumée, lumière éteinte – c’est ainsi que l’on pourrait décrire le comportement de la nova, qui porte le nom de RS Ophiuchi (RS Oph). Tous les 15 ans environ, une explosion spectaculaire se produit dans la constellation du Porteur de Serpent. Les lieux de naissance d’une nova sont des systèmes dans lesquels deux étoiles très différentes vivent dans une relation parasite : A naine blancheune petite étoile épuisée et extrêmement dense – une cuillère à café de sa matière pèse approximativement le même poids qu’une voiture de taille moyenne – est en orbite autour d’une géante rouge, une étoile qui va bientôt se consumer.
Illustration du système stellaire binaire RS Ophiuchi : La matière s’écoule de la géante rouge vers la naine blanche. Les enveloppes stellaires nouvellement ajoutées explosent en une nova brillante environ tous les 15 ans. Crédit : superbossa.com/MPP
L’étoile géante mourante alimente la naine blanche en matière en se débarrassant de sa couche d’hydrogène externe, le gaz s’écoulant sur la naine blanche voisine. Ce flux de matière continue, jusqu’à ce que la naine blanche se surmange. La température et la pression dans les coquilles stellaires nouvellement acquises deviennent trop importantes et sont projetées dans une gigantesque explosion thermonucléaire. L’étoile naine reste intacte et le cycle recommence – jusqu’à ce que le spectacle se répète.
On avait supposé que de telles explosions impliquaient des énergies élevées. Les deux télescopes MAGIC ont enregistré des rayons gamma d’une valeur de 250 gigaelectronvolts (GeV), parmi les énergies les plus élevées jamais mesurées dans une nova. Par comparaison, ce rayonnement est cent milliards de fois plus énergétique que la lumière visible.
Le système stellaire binaire RS Ophiuchi est composé d’une géante rouge et d’une naine blanche. L’étoile géante mourante alimente la naine blanche en matière en se débarrassant de sa couche d’hydrogène externe, le gaz s’écoulant sur la naine blanche voisine. Ce flux de matière continue, jusqu’à ce que la naine blanche se surmange. La température et la pression dans les coquilles stellaires nouvellement acquises deviennent trop importantes et sont projetées dans une gigantesque explosion thermonucléaire. L’étoile naine reste intacte et le cycle recommence – jusqu’à ce que le spectacle se répète. Crédit : superbossa.com/MPP
MAGIC a pu faire ses observations suite aux alertes initiales d’autres instruments mesurant à différentes longueurs d’onde. “L’éruption spectaculaire du RS Ophiuchi montre que la rapidité de réaction des télescopes MAGIC est vraiment payante : Il ne leur faut pas plus de 30 secondes pour se déplacer vers une nouvelle cible”, a déclaré David Green, un scientifique de l’Institut Max Planck de physique et l’un des auteurs de l’article en question. Nature Astronomy.
Après l’explosion, plusieurs fronts de choc se sont propagés dans le vent stellaire de la Géante Rouge et dans le milieu interstellaire entourant le système binaire. Ces ondes de choc fonctionnent comme une centrale électrique géante dans laquelle les particules sont accélérées à une vitesse proche de celle de la lumière. Les mesures combinées suggèrent que les rayons gamma émanent de protons énergétiques, des noyaux d’atomes d’hydrogène.
“Cela fait également des explosions de nova une source de rayons cosmiques”, explique David Green. “Cependant, ils ont tendance à jouer le rôle de héros locaux, c’est-à-dire à ne contribuer aux rayons cosmiques que dans leur voisinage immédiat. Les grands acteurs des rayons cosmiques sont les restes de supernova. Les fronts de chocs créés par les explosions stellaires sont beaucoup plus violents que les novae.
Pour bien comprendre l’interaction complexe entre les événements violents et le milieu interstellaire dans le voisinage des supernovae, il faut d’abord comprendre les interactions entre ces événements et le milieu interstellaire. Voie Lactéed’autres observations comme celles rapportées aujourd’hui seront nécessaires. La collaboration MAGIC continuera donc à rechercher des objets “agités” dans notre Galaxie et au-delà.
Référence : “Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays” par V. A. Acciari, S. Ansoldi, L. A. Antonelli, A. Arbet Engels, M. Artero, K. Asano, D. Baack, A. Babic, A. Baquero, U. Barres de Almeida, J.. A. Barrio, I. Batkovic, J. Becerra González, W. Bednarek, L. Bellizzi, E. Bernardini, M. Bernardos, A. Berti, J. Besenrieder, W. Bhattacharyya, C. Bigongiari, A. Biland, O. Blanch, H. Bökenkamp, G. Bonnoli, Ž. Bošnjak, G. Busetto, R. Carosi, G.Ceribella, M. Cerruti, Y. Chai, A. Chilingarian, S. Cikota, S. M. Colak, E. Colombo, J. L. Contreras, J. Cortina, S. Covino, G. D’Amico, V. D’Elia, P. Da Vela, F. Dazzi, A. De Angelis, B. De Lotto, A. Del Popolo, M. Delfino, J. Delgado, C. Delgado Mendez, D. Depaoli, F. Di Pierro, L. Di Venere, E. Do Souto Espiñeira, D. Dominis Prester, A. Donini, D. Dorner, M. Doro, D. Elsaesser, V. Fallah Ramazani, L. Fariña Alonso, A. Fattorini, M. V. Fonseca, L. Font, C. Fruck, S. Fukami, Y. Fukazawa, R. J. García López, M. Garczarczyk, S. Gasparyan, M. Gaug, N. Giglietto, F. Giordano, P. Gliwny, N. Godinovic, J. G. Green, D. Green, D. Hadasch, A. Hahn, T. Hassan, L. Heckmann, J. Herrera, J. Hoang, D. Hrupec, M. Hütten, T. Inada, K. Ishio, Y. Iwamura, I. Jiménez Martínez, J. Jormanainen, L. Jouvin, D. Kerszberg, Y. Kobayashi, H. Kubo, J. Kushida, A. Lamastra, D. Lelas, F. Leone, E. Lindfors, L. Linhoff, S. Lombardi, F. Longo, R. López-Coto, M. López-Moya, A. López-Oramas, S. Loporchio, B. Machado de Oliveira Fraga, C. Maggio, P. Majumdar, M. Makariev, M. Mallamaci, G. Maneva, M. Manganaro, K. Mannheim, L. Maraschi, M. Mariotti, M. Martínez, A. Mas Aguilar, D. Mazin, S. Menchiari, S. Mender, S. Micanovic, D. Miceli, T. Miener, J. M. Miranda, R. Mirzoyan, E. Molina, A. Moralejo, D. Morcuende, V. Moreno, E. Moretti, T. Nakamori, L. Nava, V. Neustroev, M. Nievas Rosillo, C. Nigro, K. Nilsson, K. Nishijima, K. Noda, S. Nozaki, Y. Ohtani, T. Oka, J. Otero-Santos, S. Paiano, M. Palatiello, D. Paneque, R. Paoletti, J. M. Paredes, L. Pavletic, P. Peñil, M. Persic, M. Pihet, P. G. Prada Moroni, E. Prandini, C. Priyadarshi, I. Puljak, W. Rhode, M. Ribó, J. Rico, C. Righi, A. Rugliancich, N. Sahakyan, T. Saito, S. Sakurai, K. Satalecka, F. G. Saturni, B. Schleicher, K. Schmidt, T. Schweizer, J. Sitarek, I. Šnidaric, D. Sobczynska, A. Spolon, A. Stamerra, J. Striškovic, D. Strom, M. Strzys, Y. Suda, T. Suric, M. Takahashi, R. Takeishi, F. Tavecchio, P. Temnikov, T. Terzic, M. Teshima, L. Tosti, S. Truzzi, A. Tutone, S. Ubach, J. van Scherpenberg, G. Vanzo, M. Vazquez Acosta, S. Ventura, V. Verguilov, C. F. Vigorito, V. Vitale, I. Vovk, M. Will, C. Wunderlich, T. Yamamoto, D. Zaric, F. Ambrosino, M. Cecconi, G. Catanzaro, C. Ferrara, A. Frasca, M. Munari, L. Giustolisi, J. Alonso-Santiago, M. Giarrusso, U. Munari et P. Valisa, 14 avril 2022, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-022-01640-z
