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Tout comme les psychologues et les détectives tentent de «profiler» les tueurs en série et autres criminels, les astronomes tentent de déterminer quel type de système stellaire va exploser en supernova. Mais il y a le potentiel d'apprendre beaucoup à la fois en astronomie et en cosmologie en théorisant sur les explosions stellaires potentielles. Lors de la réunion de l'American Astronomical Society la semaine dernière, le professeur Bradley E. Schaefer de la Louisiana State University, Baton Rouge, a expliqué comment la recherche dans les anciennes archives astronomiques peut produire une science unique et de première ligne sur les supernovae - ainsi que fournir des informations sur l'énergie sombre - dans des moyens qu'aucune combinaison de télescopes modernes ne peut fournir. En outre, Schaefer a déclaré que les astronomes amateurs peuvent également aider dans la recherche.
Schaefer étudie les données archivées depuis 1890. «Les données d'archives sont le seul moyen de voir le comportement à long terme des étoiles, à moins que vous ne vouliez surveiller la nuit pendant le siècle prochain, et cela est au cœur de nombreuses questions d'astronomie de première ligne ," il a dit.
La principale question que Schaefer tente de répondre est de savoir quelles étoiles sont les progéniteurs des supernovae de type Ia. Les astronomes tentent de découvrir ce mystère depuis plus de 40 ans.
Les supernovae de type Ia sont remarquablement lumineuses mais aussi remarquablement uniformes dans leur luminosité, et sont donc considérées comme les meilleures «bougies standard» astronomiques pour la mesure à travers des distances cosmologiques. Les supernovae de type Ia sont également essentielles à la recherche d'énergie sombre. Ces explosions ont été utilisées comme marqueurs de distance pour mesurer la vitesse à laquelle l'Univers se développe.
Cependant, un problème potentiel est que les supernovae éloignées pourraient être différentes des événements voisins, ce qui confond les mesures. Schaefer a déclaré que la seule façon de résoudre ce problème est d'identifier le type d'étoiles qui explosent en supernovae de type Ia afin que les corrections puissent être calculées. «Les programmes à venir de supernova-cosmologie à gros budget nécessitent la réponse à ce problème pour atteindre leur objectif de cosmologie de précision», a déclaré Schaefer.
De nombreux types de systèmes stellaires ont été proposés comme étant des supernovae potentiels, comme les binaires nains blancs doubles qui n'ont été découverts qu'en 1988, et les étoiles symbiotiques qui sont très rares. Mais le progéniteur le plus prometteur est les novae récurrentes (RN) qui sont généralement des systèmes binaires avec de la matière s'écoulant d'une étoile compagne sur une naine blanche. La matière s'accumule sur la surface de la naine blanche jusqu'à ce que la pression soit suffisamment élevée pour déclencher une réaction thermonucléaire (comme une bombe H). Les IA peuvent avoir plusieurs éruptions chaque siècle (contrairement aux novae classiques qui n'ont qu'une seule éruption observée).
Pour répondre à la question de savoir si les RN sont des progéniteurs de supernova, Schaefer a mené des recherches approfondies pour obtenir les périodes orbitales des RN, les taux d'accrétion, les dates des explosions, les courbes de lumière d'éruption et les amplitudes moyennes entre les explosions.
Une grande question était de savoir s'il y avait suffisamment d'occurrences RN pour fournir le taux observé de supernovae. Une autre question était de savoir si l'éruption nova elle-même fait exploser plus de matière que celle accumulée entre les éruptions, de sorte que la naine blanche ne gagnerait pas en masse.
En regardant les anciennes photos du ciel, il a pu compter toutes les éruptions découvertes et mesurer la fréquence des éruptions RN jusqu'à 1890. Il pouvait également mesurer la masse éjectée lors d'une éruption en mesurant les temps d'éclipse sur les photos archivées, puis en regardant le changement de la période orbitale à travers une éruption.
Ce faisant, Schaefer a pu répondre aux deux questions: il y avait suffisamment d'occurrences RN pour fournir des sources pour le taux de supernovae de type Ia observé. "Avec 10 000 novae récurrents dans notre Voie lactée, leur nombre est suffisamment élevé pour représenter toutes les supernovae de type Ia", a-t-il déclaré.
Il a également constaté que la masse de la naine blanche augmente et que son effondrement se produira dans un million d'années environ et provoquera une supernova de type Ia.
Schaefer a conclu qu’environ un tiers de toutes les «novae classiques» sont en réalité des RNe avec deux éruptions ou plus au cours du siècle dernier.
Avec ces connaissances, les théoriciens astronomiques peuvent désormais effectuer les calculs pour apporter des corrections subtiles en utilisant les supernovae pour mesurer l'expansion de l'Univers, ce qui peut aider la recherche d'énergie sombre.
Un résultat important de cette recherche d'archives est la prédiction d'une IA qui éclatera à tout moment. Un RN nommé U Scorpii (U Sco) est prêt à «exploser», et déjà une grande collaboration mondiale (baptisée «USCO2009») a été formée pour effectuer des observations concentrées (aux rayons X, ultraviolets, optiques et infrarouges) de l'événement à venir. C'est la première fois qu'une prédiction confiante identifie quelle étoile ira en nova et en quelle année elle explosera.
Au cours de cette recherche, Schaefer a également découvert une nouvelle RN (V2487 Oph), six nouvelles éruptions, cinq périodes orbitales et deux mystérieuses baisses soudaines de luminosité pendant les éruptions.
Une autre découverte est que l'efficacité de la découverte nova est «horriblement faible», a déclaré Schaefer, soit généralement 4%. Autrement dit, seulement 1 novae sur 25 est jamais repérée. Schaefer a déclaré que c'était une opportunité évidente pour les astronomes amateurs d'utiliser des caméras numériques pour surveiller le ciel et découvrir toutes les éruptions manquantes.
Schaefer a utilisé des archives du monde entier, les deux archives principales étant le Harvard College Observatory à Boston, Massachusetts et au siège de l'American Association of Variable Star Observers (AAVSO) à Cambridge, Massachusetts. Harvard possède une collection d'un demi-million de vieilles photos du ciel couvrant le ciel entier avec 1000 à 3000 photos de chaque étoile remontant à 1890. L'AAVSO est le centre d'échange pour d'innombrables mesures de la luminosité des étoiles par plusieurs milliers d'amateurs dans le monde de 1911 à 1911. présent.
Source: Louisiana State University, conférence de presse de la réunion de l'AAS
