Astronomie

Qu'est-ce que l'« onde de choc » d'une supernova ?

Qu'est-ce que l'« onde de choc » d'une supernova ?

Une notion courante est que les supernovae créent des ondes de choc dans le gaz interstellaire et peuvent les comprimer à des densités de formation d'étoiles.

Comment cette onde de choc est-elle transmise ? Est-ce par des particules (sous-lumière) éjectées, ou le rayonnement est-il suffisamment puissant pour déplacer plusieurs masses solaires de gaz ?


Comme on pouvait s'y attendre, wikipedia est notre ami :

l'explosion de supernova qui en résulte expulse une grande partie ou la totalité de la matière stellaire avec des vitesses allant jusqu'à 10 % de la vitesse de la lumière (ou environ 30 000 km/s). Ces vitesses sont hautement supersoniques, de sorte qu'une forte onde de choc se forme devant l'éjecta.


Superbulle

UNE superbulle ou alors super-coquille est une cavité de plusieurs centaines d'années-lumière de diamètre et peuplée d'atomes de gaz chauds (10 6 K), moins denses que le milieu interstellaire environnant, soufflés contre ce milieu et sculptés par de multiples supernovae et vents stellaires. Les vents, le passage et la gravité des étoiles naissantes dépouillent les superbulles de toute autre poussière ou gaz. [2] Le système solaire se trouve près du centre d'une ancienne superbulle, connue sous le nom de bulle locale, dont les limites peuvent être tracées par une augmentation soudaine de l'extinction de la poussière des étoiles extérieures à des distances supérieures à quelques centaines d'années-lumière.


ALMA trouve un signe possible d'étoile à neutrons dans la supernova 1987A

Deux équipes d'astronomes ont présenté des arguments convaincants dans le mystère vieux de 33 ans entourant la supernova 1987A. Basé sur les observations de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Financé par la US National Science Foundation et ses partenaires internationaux (NRAO/ESO/NAOJ), ALMA est parmi les plus complexes et les plus puissants. observatoires astronomiques sur Terre ou dans l'espace. Le télescope est un réseau de 66 antennes paraboliques de haute précision dans le nord du Chili. et une étude de suivi théorique, les scientifiques apportent un nouvel éclairage à l'argument selon lequel une étoile à neutrons se cache profondément à l'intérieur des restes de l'étoile explosée. Ce serait la plus jeune étoile à neutrons connue à ce jour.

Depuis que les astronomes ont assisté à l'une des explosions les plus brillantes d'une étoile dans le ciel nocturne, créant Supernova Supernova L'explosion extrêmement violente d'une étoile plusieurs fois plus massive que notre Soleil après que le four nucléaire en son cœur ne puisse plus équilibrer la force de gravité . Au cours de cette explosion, ces étoiles peuvent devenir aussi brillantes que toutes les autres étoiles d'une galaxie réunies, et dans lesquelles une grande quantité de matière est projetée dans l'espace à grande vitesse et à haute énergie. Les restes de ces étoiles massives s'effondrent en une étoile à neutrons ou un trou noir. 1987A (SN 1987A), ils ont recherché un objet compact qui aurait dû se former dans les restes de l'explosion.

Parce que les particules connues sous le nom de neutrinos Neutrino Une particule fondamentale produite par les réactions nucléaires dans les étoiles. Les neutrinos sont très difficiles à détecter car la grande majorité d'entre eux traversent complètement la Terre sans interagir. ont été détectés sur Terre le jour de l'explosion (23 février 1987), les astronomes s'attendaient à ce qu'une étoile à neutrons se soit formée dans le centre effondré de l'étoile. Mais lorsque les scientifiques n'ont pu trouver aucune preuve de cette étoile, ils ont commencé à se demander si elle s'était par la suite effondrée dans un trou noir. Depuis des décennies, la communauté scientifique attend avec impatience un signal de cet objet qui se cache derrière un très épais nuage de poussière.

Le blob"
Récemment, les observations du radiotélescope ALMA ont fourni la première indication de l'étoile à neutrons manquante après l'explosion. Des images à très haute résolution ont révélé une "tache" chaude dans le noyau poussiéreux de SN 1987A, qui est plus lumineuse que son environnement et correspond à l'emplacement présumé de l'étoile à neutrons.

"Nous avons été très surpris de voir cette goutte chaude formée par un épais nuage de poussière dans le reste de la supernova", a déclaré Mikako Matsuura de l'Université de Cardiff et membre de l'équipe qui a trouvé la goutte avec ALMA. « Il doit y avoir quelque chose dans le nuage qui a réchauffé la poussière et qui la fait briller. C'est pourquoi nous avons suggéré qu'il y avait une étoile à neutrons cachée à l'intérieur du nuage de poussière.

Même si Matsuura et son équipe étaient enthousiasmés par ce résultat, ils se sont interrogés sur la luminosité du blob. "Nous pensions que l'étoile à neutrons était peut-être trop brillante pour exister, mais Dany Page et son équipe ont ensuite publié une étude indiquant que l'étoile à neutrons peut en effet être aussi brillante parce qu'elle est très jeune", a déclaré Matsuura.

Dany Page est astrophysicien à l'Université nationale autonome du Mexique, qui étudie le SN 1987A depuis le début. "J'étais à mi-chemin de mon doctorat lorsque la supernova s'est produite", a-t-il déclaré, "ce fut l'un des plus grands événements de ma vie qui m'a fait changer le cours de ma carrière pour essayer de résoudre ce mystère. C'était comme un Saint Graal moderne.

L'étude théorique de Page et de son équipe, publiée aujourd'hui dans Le Journal d'Astrophysique, soutient fortement la suggestion faite par l'équipe d'ALMA selon laquelle une étoile à neutrons alimente la goutte de poussière. "Malgré la complexité suprême d'une explosion de supernova et les conditions extrêmes régnant à l'intérieur d'une étoile à neutrons, la détection d'une goutte chaude de poussière est une confirmation de plusieurs prédictions", a expliqué Page.

Ces prédictions étaient l'emplacement et la température de l'étoile à neutrons. Selon des modèles informatiques de supernova, l'explosion a « délogé » l'étoile à neutrons de son lieu de naissance à une vitesse de centaines de kilomètres par seconde (des dizaines de fois plus rapide que la fusée la plus rapide). La goutte est exactement à l'endroit où les astronomes pensent que l'étoile à neutrons serait aujourd'hui. Et la température de l'étoile à neutrons, qui devait être d'environ 5 millions de degrés Celsius, fournit suffisamment d'énergie pour expliquer la luminosité de la goutte.

Pas un pulsar ou un trou noir
Contrairement aux attentes communes, l'étoile à neutrons n'est probablement pas un pulsar Pulsar Une étoile à neutrons qui émet des impulsions lumineuses régulières vers la Terre. . "La puissance d'un pulsar dépend de la vitesse à laquelle il tourne et de la force de son champ magnétique, qui devraient tous deux avoir des valeurs très finement ajustées pour correspondre aux observations", a déclaré Page, " tandis que l'énergie thermique émise par la surface chaude du jeune l'étoile à neutrons correspond naturellement aux données.

"L'étoile à neutrons se comporte exactement comme nous l'espérions", a ajouté James Lattimer de l'Université Stony Brook à New York, et membre de l'équipe de recherche de Page. Lattimer a également suivi de près SN 1987A, ayant publié avant SN 1987A des prédictions d'un signal de neutrinos de supernovae qui correspondaient par la suite aux observations. "Ces neutrinos ont suggéré qu'un trou noir ne s'est jamais formé, et de plus, il semble difficile pour un trou noir d'expliquer la luminosité observée de la goutte. Nous avons comparé toutes les possibilités et conclu qu'une étoile à neutrons chaude est l'explication la plus probable. »

Cette étoile à neutrons est une boule de matière ultra-dense de 25 km de large et extrêmement chaude. Une cuillère à café de son matériau pèserait plus que tous les bâtiments de la ville de New York réunis. Parce qu'elle ne peut avoir que 33 ans, ce serait la plus jeune étoile à neutrons jamais découverte. La deuxième plus jeune étoile à neutrons que nous connaissons est située dans le reste de la supernova Cassiopée A et a 330 ans.

Seule une image directe de l'étoile à neutrons donnerait la preuve définitive qu'elle existe, mais pour cela, les astronomes devront peut-être attendre quelques décennies de plus jusqu'à ce que la poussière et le gaz dans le reste de la supernova deviennent plus transparents.

Images ALMA détaillées
Même si de nombreux télescopes ont réalisé des images de SN 1987A, aucun d'entre eux n'a pu observer son noyau avec une précision aussi élevée qu'ALMA. Des observations antérieures (3-D) avec ALMA ont déjà montré les types de molécules trouvées dans le reste de la supernova et ont confirmé qu'il produisait des quantités massives de poussière.

"Cette découverte s'appuie sur des années d'observations ALMA, montrant le noyau de la supernova de plus en plus en détail grâce aux améliorations continues apportées au télescope et au traitement des données", a déclaré Remy Indebetouw de l'Observatoire national de radioastronomie et de l'Université de Virginie, qui a fait partie de l'équipe d'imagerie ALMA.

L'Observatoire national de radioastronomie est une installation de la National Science Foundation, exploitée en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.

Contact média :
Iris Nijman
Responsable des nouvelles et de l'information publique de la NRAO
[email protected]
+1 (434) 242 9584

Cette recherche est présentée dans deux articles :

  • Observation ALMA du « blob » : « High Angular Resolution ALMA Images of Dust and Molecules in the SN 1987A Ejecta », par P. Cigan et al., Le Journal d'Astrophysique. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab4b46
  • Etude théorique favorisant une étoile à neutrons : « NS 1987A in SN 1987A », par D. Page et al., Le Journal d'Astrophysique. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab93c2

L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), une installation internationale d'astronomie, est un partenariat de l'Organisation européenne pour la recherche astronomique dans l'hémisphère sud (ESO), la National Science Foundation (NSF) des États-Unis et les National Institutes of Natural Sciences ( NINS) du Japon en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé par l'ESO au nom de ses États membres, par la NSF en coopération avec le Conseil national de recherches du Canada (NRC) et le ministère de la Science et de la Technologie (MOST) et par le NINS en coopération avec l'Academia Sinica (AS) à Taïwan. et l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales (KASI).

La construction et les opérations d'ALMA sont dirigées par l'ESO au nom de ses États membres par l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO), géré par Associated Universities, Inc. (AUI), au nom de l'Amérique du Nord et par l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ ) au nom de l'Asie de l'Est. L'Observatoire conjoint ALMA (JAO) assure la direction et la gestion unifiées de la construction, de la mise en service et de l'exploitation d'ALMA.


Image astronomique du jour

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2021 14 avril
L'onde de choc Supernova de la nébuleuse du crayon
Crédit d'image et droit d'auteur : Greg Turgeon et Utkarsh Mishra

Explication: Cette onde de choc de supernova traverse l'espace interstellaire à plus de 500 000 kilomètres par heure. Près du milieu et se déplaçant vers le haut dans ce composite de couleur très détaillé, les filaments tressés minces, brillants sont en fait de longues ondulations dans une nappe cosmique de gaz incandescent vu presque par la tranche. Catalogué sous le nom de NGC 2736, son apparence allongée suggère son nom populaire, la nébuleuse du crayon. La nébuleuse du Crayon mesure environ 5 années-lumière de long et 800 années-lumière de distance, mais ne représente qu'une petite partie du reste de la supernova Vela. Le vestige de Vela lui-même a un diamètre d'environ 100 années-lumière, le nuage de débris en expansion d'une étoile qui a explosé il y a environ 11 000 ans. Initialement, l'onde de choc se déplaçait à des millions de kilomètres par heure, mais a considérablement ralenti, balayant la matière interstellaire environnante. Dans l'image à large bande et à bande étroite présentée, les couleurs rouge et bleu suivent, principalement, les lueurs caractéristiques des atomes d'hydrogène et d'oxygène ionisés, respectivement.