Crédit d'image: Gemini
Comme un médecin essayant de comprendre la disparition soudaine d'un patient âgé, les astronomes ont obtenu les observations les plus détaillées jamais réalisées sur une ancienne étoile massive mais par ailleurs normale juste avant et après la fin de sa vie dans une spectaculaire explosion de supernova.
Imaginée par l'observatoire des Gémeaux et le télescope spatial Hubble (HST) moins d'un an avant l'explosion gigantesque, l'étoile est située dans la galaxie voisine M-74 dans la constellation des Poissons. Ces observations ont permis à une équipe d'astronomes européens dirigée par le Dr Stephen Smartt de l'Université de Cambridge, en Angleterre, de vérifier des modèles théoriques montrant comment une étoile comme celle-ci peut affronter un destin aussi violent.
Les résultats ont été publiés dans le numéro du 23 janvier 2004 de la revue Science. Ce travail fournit la première confirmation de la théorie de longue date selon laquelle certaines des vieilles étoiles les plus massives (mais normales) de l'Univers finissent leur vie dans de violentes explosions de supernova.
"On pourrait faire valoir qu'une certaine chance ou un heureux hasard a été impliqué dans cette découverte", a déclaré le Dr Smartt. "Cependant, nous recherchons ce genre d'étoile progénitrice normale sur son lit de mort depuis un certain temps. J'aime à penser que trouver les superbes données Gemini et HST pour cette étoile est une confirmation de notre prédiction qu'un jour nous devions trouver une de ces étoiles dans les immenses archives de données qui existent maintenant. Cliquez ici pour plus de détails sur le programme de supernova en cours du Dr Smartt.
Au cours des dernières années, l'équipe de recherche de Smartt a utilisé les télescopes les plus puissants, à la fois dans l'espace et au sol, pour imager des centaines de galaxies dans l'espoir qu'une des millions d'étoiles de ces galaxies explosera un jour en supernova . Dans ce cas, le célèbre chasseur de supernova amateur australien, le révérend Robert Evans, a fait la découverte initiale de l'explosion (identifié comme SN203gd) tout en balayant les galaxies avec un télescope de jardin de 12 pouces (31 cm) depuis son domicile en Nouvelle-Galles du Sud, Australie Juin 2003.
Après la découverte d'Evans, l'équipe du Dr Smartt a rapidement effectué des observations détaillées à l'aide du télescope spatial Hubble. Ces observations ont vérifié la position exacte de l'étoile d'origine ou «progénitrice». À l'aide de ces données de position, Smartt et son équipe ont fouillé dans des archives de données et ont découvert que les observations de l'Observatoire Gemini et du HST contenaient la combinaison de données nécessaires pour révéler la nature de l'ancêtre.
Les données Gemini ont été obtenues lors de la mise en service du spectrographe multi-objets Gemini (GMOS) à Mauna Kea, Hawaï en 2001. Ces données ont également été utilisées pour produire une superbe image haute résolution de la galaxie qui montre clairement l'étoile progénitrice rouge. Cliquez ici pour l'image Gemini en pleine résolution.
Armé des observations antérieures des Gémeaux et du HST, l’équipe de Smartt a pu démontrer que l’étoile progénitrice était ce que les astronomes classent comme une supergéante rouge normale. Avant d'exploser, cette étoile semblait avoir une masse environ 10 fois supérieure et un diamètre environ 500 fois supérieur à celui de notre Soleil. Si notre soleil était de la taille de l'ancêtre, il engloutirait tout le système solaire intérieur vers la planète Mars.
Les étoiles supergéantes rouges sont assez courantes dans l'univers et un excellent exemple peut être facilement repéré en janvier de presque n'importe où sur la Terre en regardant Bételgeuse, l'étoile rouge brillante de l'épaule dans la constellation d'Orion (voir le graphique du chercheur ici.) Comme SN2003gd, on pense que Bételgeuse pourrait subir le même sort explosif à tout moment de la semaine prochaine à des milliers d'années.
Après l'explosion du SN2003gd, l'équipe a observé sa lumière s'estompant progressivement pendant plusieurs mois en utilisant le groupe de télescopes Isaac Newton à La Palma. Ces observations ont démontré qu'il s'agissait d'une supernova normale de type II, ce qui signifie que le matériau éjecté de l'explosion est riche en hydrogène. Les modèles informatiques développés par les astronomes ont longtemps prédit que les supergéantes rouges avec des atmosphères d'hydrogène étendues et épaisses produiraient ces supernovae de type II, mais jusqu'à présent n'ont pas eu les preuves observationnelles pour étayer leurs théories. Cependant, la résolution et la profondeur fantastiques des images Gemini et Hubble ont permis à l'équipe Smartt d'estimer la température, la luminosité, le rayon et la masse de cette étoile progénitrice et de révéler qu'il s'agissait d'une grande et vieille étoile normale. "L'essentiel est que ces observations fournissent une forte confirmation que les théories de l'évolution stellaire et les origines de ces explosions cosmiques sont correctes", a déclaré le co-auteur Seppo Mattila de l'Observatoire de Stockholm.
Ce n'est que la troisième fois que les astronomes voient réellement l'ancêtre d'une explosion de supernova confirmée. Les autres étaient des supernovae de type II particulières: SN 1987A, qui avait un progéniteur bleu supergéant, et SN 1993J, qui émergeait d'un système d'étoiles binaires en interaction massive. Cliquez ici pour plus de détails.
Le Dr Smartt conclut: «Les explosions de supernova produisent et distribuent les éléments chimiques qui composent tout dans l'Univers visible? surtout la vie. Il est essentiel que nous sachions quel type d'étoiles produisent ces blocs de construction si nous voulons comprendre nos origines. »
Les données archivées Gemini et HST étaient essentielles à la réussite de ce projet. «Cette découverte est un parfait exemple de l'immense valeur des données d'archives pour de nouveaux projets scientifiques», a déclaré le Dr Colin Aspin, scientifique Gemini responsable du développement des Gemini Science Archive (GSA). Il a poursuivi: "Cette découverte démontre les résultats spectaculaires qui peuvent être obtenus en utilisant des données d'archives et souligne l'importance de développer la GSA pour les générations futures d'astronomes."
Le spectrographe multi-objets Gemini utilisé pour effectuer les observations Gemini est un instrument jumeau construit dans le cadre d'un partenariat conjoint entre Gemini, le Dominion Astrophysical Observatory, Canada, le UK Astronomy Technology Center et l'Université Durham, Royaume-Uni. Par ailleurs, l'Observatoire national d'astronomie optique des États-Unis a fourni le sous-système détecteur et les logiciels associés. Le GMOS est principalement conçu pour les études spectroscopiques où plusieurs centaines de spectres simultanés sont requis, comme lors de l'observation d'amas d'étoiles et de galaxies. Le GMOS a également la capacité de focaliser des images astronomiques sur son réseau de plus de 28 millions de pixels.
Le groupe de télescopes Isaac Newton (ING) est un établissement du Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) du Royaume-Uni, de la Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) des Pays-Bas et de l'Instituto de Astrof? Sica de Canarias ( IAC) en Espagne. L'ING exploite le télescope William Herschel de 4,2 mètres, le télescope Isaac Newton de 2,5 mètres et le télescope Jacobus Kapteyn de 1,0 mètre. Les télescopes sont situés dans l'observatoire espagnol de la Roque de Los Muchachos à La Palma qui est exploité par l'Instituto de Astrof? Sica de Canarias (IAC).
Informations d'arrière-plan:
Les supernovae sont parmi les phénomènes les plus énergétiques observés dans tout l'Univers. Lorsqu'une étoile de plus de huit fois la masse de notre Soleil atteint la fin de sa réserve de combustible nucléaire, son cœur n'est plus stable de s'effondrer sous son propre poids immense. Au fur et à mesure que le noyau de l'étoile s'effondre, les couches externes sont éjectées dans une onde de choc à déplacement rapide. Cette énorme libération d'énergie se traduit par une supernova qui est environ un milliard de fois plus lumineuse que notre Soleil et comparable à la luminosité de toute une galaxie. Après s'être détruit, le noyau de l'étoile devient soit une étoile à neutrons, soit un trou noir.
L'équipe est composée de Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout et Gerald F. Gilmore (Université de Cambridge, Royaume-Uni), Seppo Mattila (Stockholm Observatory, Suède) et Chris R Benn (Groupe de télescopes Isaac Newton, Espagne).
Source d'origine: communiqué de presse Gemini
