Une étoile à neutrons retirée peut avoir été trouvée dans la célèbre supernova


Une étoile à neutrons retirée peut avoir été trouvée dans la célèbre supernova

Sur la gauche, les de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA montrent une partie des restes d’une étoile explosée connue sous le nom de supernova 1987A. À droite, une illustration de ce qui pourrait se trouver au centre du reste de la supernova, une structure connue sous le nom de «nébuleuse du vent pulsar». Crédit photo: NASA / CXC

Que reste-t-il de l’étoile qui a explosé devant nos portes en 1987? Les débris ont bloqué la vue des scientifiques, mais deux des télescopes à rayons X de la NASA ont fourni de nouveaux indices.

Depuis que les astronomes ont capturé l’explosion brillante d’une étoile le 24 février 1987, les chercheurs recherchent le noyau d’étoile écrasé qui aurait dû être laissé pour compte. Un groupe d’astronomes utilisant des données provenant de missions spatiales de la NASA et de télescopes au sol peut-être enfin les avoir trouvés.

En tant que première supernova à être visible à l’œil nu pendant environ 400 ans, Supernova 1987A (ou SN 1987A en abrégé) a suscité une grande excitation parmi les scientifiques et est rapidement devenue l’un des objets les mieux étudiés du ciel. La supernova est située dans le Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie compagnon de notre propre Voie Lactée, à seulement 170 000 années-lumière de la Terre.

Alors que les astronomes regardaient les débris exploser vers l’extérieur à partir de l’emplacement de la détonation, ils ont également cherché ce qui devrait rester du noyau de l’étoile: une étoile à neutrons.

Les données de l’Observatoire de rayons X Chandra de la NASA et les données inédites du Nuclear Spectroscopic Telescope Array de la NASA (NuSTAR) combinées aux données de l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) basé au sol de l’ dernière fournissent désormais une collection fascinante de preuves de la présence du neutron étoile au centre de SN 1987A.

«Depuis 34 ans, les astronomes recherchent les débris d’étoiles de SN 1987A pour trouver l’étoile à neutrons que nous prévoyons d’y être», a déclaré le chef de l’étude Emanuele Greco de l’Université de Palerme en Italie. « Il y a eu beaucoup de preuves qui se sont avérées être des impasses, mais nous pensons que nos derniers résultats peuvent être différents. »







Ce modèle informatique, tiré d’un article d’Orlando et de ses collègues, montre le reste de 2017 et comprend des données de Chandra, XMM-Newton de l’ESA et Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA) du Japon. Crédit photo: INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo / Salvatore Orlando

Lorsqu’une étoile explose, elle s’effondre sur elle-même avant que les couches extérieures ne soient soufflées dans l’espace. La compression du noyau en fait un objet extraordinairement dense, forçant la masse du soleil à pénétrer dans un objet d’environ 10 miles de diamètre seulement. Ces objets ont été appelés étoiles à neutrons car ils sont presque entièrement constitués de neutrons étroitement emballés. Ce sont des laboratoires de physique extrême qui ne peuvent être reproduits ici sur Terre.

Les étoiles à neutrons à rotation rapide et fortement magnétisées, appelées pulsars, génèrent un faisceau semblable à un phare que les astronomes détectent sous forme d’impulsions lorsque leur rotation balaie le faisceau à travers le ciel. Il existe un sous-ensemble de pulsars qui créent des vents à partir de leurs surfaces – parfois proches de la vitesse de la lumière – qui créent des structures de particules chargées complexes et des champs magnétiques appelés «nébuleuses du vent pulsar».

À l’aide de Chandra et NuSTAR, l’équipe a trouvé des rayons X de relativement faible énergie provenant des débris de SN 1987A, frappant le matériau environnant. L’équipe a également trouvé des preuves de particules à haute énergie qui exploitent la capacité de NuSTAR à détecter des rayons X d’énergie plus élevée.

Une étoile à neutrons retirée peut avoir été trouvée dans la célèbre supernova

Supernova 1987A a explosé il y a plus de 30 ans et est toujours entourée de débris. L’environnement énergétique a été imagé avec le Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NASA) ou NuSTAR (montré en bleu) et l’observatoire Chandra X-ray (montré en rouge) avec une résolution plus fine. Crédit photo: NASA / CXC

Il y a deux explications possibles à cette émission énergétique de rayons X: soit une nébuleuse à vent pulsar, soit des particules qui sont accélérées à des énergies élevées par l’onde de pression de l’explosion. Ce dernier effet ne nécessite pas de pulsar et se produit à des distances beaucoup plus grandes du centre de l’explosion.

La dernière étude en rayons X soutient le cas de la nébuleuse du vent pulsar – ce qui signifie que l’étoile à neutrons doit être là – en argumentant contre le scénario d’accélération des ondes de pression sur plusieurs fronts. Premièrement, la luminosité des rayons X à plus haute énergie est restée à peu près la même entre 2012 et 2014, tandis que l’émission radio détectée avec l’Australian Telescope Compact Array a augmenté. Cela contredit les attentes du scénario d’onde de pression. Ensuite, les auteurs estiment qu’il faudrait près de 400 ans pour accélérer les électrons aux énergies les plus élevées observées dans les données NuSTAR, qui sont plus de dix fois plus âgées que l’âge des autres.

« Les astronomes se sont demandés s’il n’y avait pas assez de temps pour qu’un pulsar se forme ou si SN 1987A avait créé un trou noir », a déclaré le co-auteur Marco Miceli, également de l’Université de Palerme. «C’est un casse-tête permanent depuis plusieurs décennies et nous sommes ravis d’apporter de nouvelles informations à la table avec ce résultat.

Les données Chandra et NuSTAR soutiennent également un résultat ALMA pour 2020, qui a fourni des preuves possibles de la structure d’une nébuleuse à vent pulsar dans la bande de longueur d’onde millimétrique. Bien que cette « goutte » ait d’autres explications possibles, son identification en tant que nébuleuse du vent pulsar pourrait être corroborée par les nouvelles données radiographiques. C’est une preuve supplémentaire de l’idée qu’une étoile à neutrons est laissée pour compte.

S’il s’agit bien d’un pulsar au centre de SN 1987A, ce serait le plus jeune jamais trouvé.

« Ce serait sans précédent de pouvoir observer un pulsar essentiellement depuis sa naissance », a déclaré le co-auteur Salvatore Orlando de l’Observatoire astronomique de Palerme, un centre de recherche de l’Institut national d’ (INAF) en Italie. « Cela pourrait être une occasion en or d’étudier l’évolution d’un bébé pulsar. »

Le centre de SN 1987A est entouré de gaz et de poussière. Les auteurs ont utilisé des simulations de pointe pour comprendre comment ce matériau absorberait les rayons X à différentes énergies afin de permettre une interprétation plus précise du spectre des rayons X, c’est-à-dire de la quantité de rayons X à différentes énergies. énergies. Cela leur permet d’estimer la gamme des régions centrales de SN 1987A sans le matériau opaque.

Comme c’est souvent le cas, davantage de données sont nécessaires pour renforcer la chute de la nébuleuse du vent pulsar. Une augmentation des ondes radio, accompagnée d’une augmentation des rayons X d’énergie relativement élevée dans les observations futures, irait à l’encontre de cette idée. En revanche, lorsque les astronomes observent une diminution des rayons X de haute énergie, la présence d’une nébuleuse du vent pulsar est confirmée.

Les débris stellaires entourant le pulsar jouent un rôle important en ce qu’ils absorbent fortement son émission de rayons X à faible énergie et le rendent actuellement indétectable. Le modèle prédit que ce matériau se dispersera au cours des prochaines années, réduisant son pouvoir d’absorption. Par conséquent, l’émission de pulsar devrait se produire dans environ 10 ans et révéler l’existence de l’étoile à neutrons.

Un article décrivant ces résultats sera publié cette semaine Le journal astrophysiqueet une pré-impression est disponible en ligne.


Kes 75 – Le plus jeune pulsar de la Voie lactée révèle les secrets de la chute de l’étoile


Plus d’information:
Référence à une nébuleuse du vent pulsar dans l’émission de rayons X durs de SN 1987A, arXiv: 2101.09029 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2101.09029

Citation: Une étoile à neutrons retirée a peut-être été trouvée dans une supernova (23 février 2021) publiée le 23 février 2021 sur https://phys.org/news/2021-02-reclusive-neutron-star-famous-supernova. html a été récupéré

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