Les étoiles explosent dans des galaxies poussiéreuses. Nous ne pouvons pas les voir tout le temps


Les étoiles explosent dans des galaxies poussiéreuses.  Nous ne pouvons pas les voir tout le temps

L’image montre la galaxie Arp 148, capturée par les télescopes Spitzer et Hubble de la NASA. Des données Spitzer spécialement traitées peuvent être vues le cercle blanc, révélant la d’une supernova cachée par la poussière. Crédit photo : NASA / JPL-Caltech

Les étoiles qui explosent créent des spectacles de lumière dramatiques. Les télescopes infrarouges comme Spitzer peuvent voir à travers la brume et donner une meilleure idée de la fréquence à laquelle ces explosions se produisent.

On pourrait penser que les supernovae – l’agonie d’étoiles massives et l’une des explosions les plus brillantes et les plus puissantes de l’univers – seraient difficiles à manquer. Mais le nombre de ces explosions observées dans les régions éloignées de l’univers est bien en deçà des prédictions des astrophysiciens.

Une nouvelle étude utilisant les données du télescope spatial Spitzer récemment retiré de la NASA rapporte la découverte de cinq supernovae qui ne sont pas détectées à la lumière optique et qui n’ont jamais été vues auparavant. Spitzer a vu l’univers dans la lumière infrarouge qui pénètre dans les nuages ​​de poussière qui bloquent la lumière optique – le genre de lumière que nos yeux voient et les supernovae les plus brillantes non obstruées.

Pour rechercher des supernovae cachées, les chercheurs ont examiné les observations de Spitzer sur 40 . (Dans l’espace, la poussière fait référence à des particules ressemblant à des grains avec une consistance semblable à de la fumée.) Sur la base des nombres trouvés dans ces galaxies, l’étude confirme que les supernovae sont en fait aussi courantes que les scientifiques s’y attendent. Cette attente est basée sur les connaissances actuelles des scientifiques sur l’évolution des étoiles. Des études comme celle-ci sont nécessaires pour améliorer cette compréhension en renforçant ou en remettant en question certains aspects.

« Ces résultats avec Spitzer montrent que les mesures optiques sur lesquelles nous comptons depuis longtemps pour détecter les supernovae manquent jusqu’à la moitié des explosions stellaires dans l’univers », a déclaré Ori Fox, scientifique au Space Telescope Science Institute de Baltimore. Maryland, et auteur principal de la nouvelle étude, publiée dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. « C’est une très bonne nouvelle que le nombre de supernovae que nous voyons avec Spitzer soit statistiquement conforme aux prédictions théoriques. »

L’« écart de supernova » – l’incohérence entre le nombre de supernovae prédites et le nombre observé par les télescopes optiques – n’est pas un problème dans l’univers proche. Là, les galaxies ont ralenti leur taux de formation d’étoiles et sont généralement moins poussiéreuses. Cependant, dans les régions les plus éloignées de l’univers, les galaxies semblent plus jeunes, produisent des étoiles à des taux plus élevés et ont tendance à avoir plus de poussière. Cette poussière absorbe et diffuse la lumière optique et ultraviolette et l’empêche d’atteindre les télescopes. Par conséquent, les chercheurs soutiennent depuis longtemps que les supernovae manquantes doivent exister et sont simplement invisibles.

« Parce que l’univers local s’est un peu calmé depuis ses premières années de formation d’étoiles, nous voyons le nombre attendu de supernovae dans les recherches optiques typiques », a déclaré Fox. « Le pourcentage observé de détection de supernova diminue, cependant, plus vous vous éloignez et retournez aux époques cosmiques, où les galaxies les plus poussiéreuses dominaient. »

Découvrir des supernovae à de si grandes distances peut être un défi. Pour mener une recherche de supernovae situées dans des royaumes galactiques plus sombres mais à des distances moins extrêmes, l’équipe de Fox a sélectionné un groupe local de 40 galaxies remplies de poussière connues sous le nom de galaxies infrarouges lumineuses et ultra-lumineuses (LIRG et ULIRG, respectivement). La poussière dans les LIRG et les ULIRG absorbe la lumière optique d’objets comme les supernovae, mais permet à la lumière infrarouge des mêmes objets de passer sans entrave afin que des télescopes comme Spitzer puissent la voir.

L’hypothèse des chercheurs s’est avérée correcte lorsque les cinq supernovae jamais vues auparavant sont apparues à la lumière (infrarouge). « C’est la preuve du potentiel de découverte de Spitzer que le télescope a pu capter le signal des supernovae cachées de ces galaxies poussiéreuses », a déclaré Fox.

« Certains de nos étudiants de premier cycle ont particulièrement apprécié de contribuer de manière significative à cette recherche passionnante », a ajouté Alex Filippenko, co-auteur de l’étude, professeur d’astronomie à l’Université de Californie à Berkeley. « Ils ont aidé à répondre à la question : « Où sont passées toutes les supernovae ? » »

Les types de supernovae découverts par Spitzer sont connus sous le nom de « supernovae à effondrement de noyau », auxquelles participent des étoiles géantes ayant au moins huit fois la masse solaire. Lorsqu’elles vieillissent et que leurs noyaux se remplissent de fer, les grandes étoiles ne peuvent plus produire assez d’énergie pour résister à leur propre gravité, et leurs noyaux s’effondrent soudainement et de manière catastrophique.

Les pressions et températures élevées générées lors de l’effondrement rapide créent de nouveaux éléments chimiques par fusion nucléaire. Les étoiles en train de s’effondrer finissent par ricocher sur leurs noyaux ultra-denses, se brisant en morceaux et dispersant ces éléments dans l’espace. Les supernovae, comme la plupart des métaux, produisent des éléments « lourds ». Ces éléments sont nécessaires pour construire des planètes rocheuses comme la terre ainsi que des êtres biologiques. Dans l’ensemble, les taux de supernova servent de vérification importante des modèles de formation d’étoiles et de formation d’éléments lourds dans l’univers.

« Si vous savez combien d’étoiles se forment, vous pouvez prédire combien d’étoiles vont exploser », a déclaré Fox. « Ou, inversement, si vous savez combien d’étoiles vont exploser, vous pouvez prédire combien d’étoiles se formeront. Comprendre cette relation est essentiel pour de nombreux domaines de l’astrophysique. »

Les télescopes de nouvelle génération, dont le télescope spatial romain Nancy Grace de la NASA et le télescope spatial James Webb, détecteront la lumière infrarouge comme Spitzer.

« Notre étude a montré que les modèles de formation d’étoiles sont plus cohérents avec les taux de supernova qu’on ne le pensait auparavant », a déclaré Fox. « Et en révélant ces supernovae cachées, Spitzer a ouvert la voie à de nouvelles découvertes avec les télescopes spatiaux Webb et romain. »


Un protoamas massif de galaxies en fusion dans l’univers primitif


Plus d’information:
Ori D Fox et al., A Spitzer Study for Dust-Covered Supernovae, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2021). DOI : 10.1093/mnras/stab1740

Fourni par le Jet Propulsion Laboratory

citation: Les étoiles explosent dans des galaxies poussiéreuses. Nous ne pouvons tout simplement pas les voir (2021, 4 août), consulté le 5 août 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-08-stars-dusty-galaxies.html

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