Auteurs: MD Stritzinger, F. Taddia, S. Lawrence et al.
Institution du premier auteur : Université d’Aarhus, Danemark
Statut: arxiv [open access]
La mort des étoiles massives est annoncée par des explosions spectaculaires, appelées supernovae. Si les conditions autour des étoiles qui explosent sont parfaites, des échos de cette explosion peuvent être observés ! L’article d’aujourd’hui présente de superbes images d’échos observés pour une supernova dans la galaxie voisine Centaurus A.
Que sont les échos lumineux ?
Un écho nécessite deux ingrédients : une onde et une surface réfléchissante. Les échos sonores sont causés par des ondes sonores se reflétant sur les parois d’une grotte ou d’une montagne. De la même manière, échos de lumière sont causées par la lumière (ondes) se reflétant sur quelque chose appelé « nuages de poussière » dans la galaxie de la supernova.
La lumière de la supernova extrêmement lumineuse illumine le milieu interstellaire (ISM) s’étendant sur plusieurs centaines de parsecs autour de l’étoile qui explose. Cet ISM contient généralement de grandes quantités d’espace »poussière”. La poussière spatiale est essentiellement constituée de minuscules particules de matière solide, composées principalement de carbone et de certains autres métaux. Ces particules de poussière peuvent varier en taille – de quelques microns à quelques millimètres, et envahir de vastes régions d’une galaxie. Vous pouvez distinguer les grands nuages de poussière de la Voie lactée même à l’œil nu par une nuit claire. Ces particules de poussière sont des diffuseurs de lumière très efficaces.
Dans des circonstances normales, un astronome regardant une supernova ne verra que la lumière provenant de l’explosion de la supernova. Cependant, si la géométrie et l’orientation des nuages de poussière autour de la supernova sont justes, ils pourraient également voir la lumière diffusée provenant de ces nuages de poussière ! Cette lumière diffusée est appelée « l’écho lumineux » de la supernova. Ces échos sont souvent considérés comme des anneaux circulaires, comme le montre la figure 1. L’étendue angulaire de ces anneaux est généralement très petite. Nous avons donc besoin de télescopes à très haut résolution angulaire pour les observer. De plus, l’étendue angulaire observée des anneaux est inversement proportionnelle à la distance à la supernova (rappel trigonométrie). Les échos de lumière de supernova ne sont donc observables que pour des explosions extrêmement proches, ce qui en fait un phénomène d’observation rare.
Légers échos de SN2016adj
Les auteurs de l’article d’aujourd’hui se sont concentrés sur la recherche des échos lumineux de la supernova SN 2016adj. Cette supernova a été découverte en 2016 par le Recherche de supernova dans l’observatoire d’arrière-cour équipe, dans la galaxie extrêmement proche Centaure A. Les auteurs ont imagé l’emplacement de cette supernova en utilisant le Le télescope spatial Hubble sur huit époques entre 2016 et 2021. Leurs observations ont été menées à l’aide de trois filtres couvrant la gamme de longueurs d’onde visuelles, de 440 nm à 814 nm. La résolution angulaire exquise de HST a permis aux auteurs de détecter non pas un, mais plusieurs anneaux d’écho lumineux de cette supernova ! Ces images sont présentées dans la figure 2.
Comme le montre la figure 2, les auteurs identifient quatre composants d’écho lumineux distincts de la supernova. Comme prévu, les anneaux les plus internes sont généralement visibles aux premiers temps, tandis que les anneaux externes ne deviennent visibles qu’à des époques ultérieures, lorsque la lumière de la supernova a atteint les nuages de poussière les plus éloignés. Les auteurs notent que leur premier écho lumineux est vu 75 jours après l’explosion et qu’il s’agit de la première détection d’un écho lumineux dans une supernova.
Que nous dit l’écho ?
Les échos lumineux sont un outil puissant pour sonder la structure du milieu interstellaire dans la galaxie de la supernova. En utilisant le rayon angulaire observé des anneaux d’écho SN2016adj, les auteurs ont calculé la distance entre la supernova et les nuages de poussière qui ont produit chaque anneau. Ils constatent que tous les échos lumineux ont été produits dans les 60 à 320 parsecs de l’étoile qui explose (pour le contexte, l’étendue totale de la galaxie Cen-A est supérieure à 20 000 parsecs). Ils mesurent également l’épaisseur des nuages de poussière individuels, qui varie de 16 parsecs à ~ 100 parsecs.
Les auteurs ont également mesuré l’intensité totale de la lumière provenant de chaque écho et l’évolution de la luminosité de l’écho avec le temps. En utilisant les flux relatifs dans les trois filtres, ils calculent la “profondeur optique” de chaque nuage de poussière. La profondeur optique paramétrise la quantité de lumière qu’un nuage de poussière absorbe, et est donc une mesure de la densité du nuage et de l’étendue spatiale (plus dense, plus grande taille = plus d’absorption de lumière). En utilisant ces informations, ils construisent une simple carte 2D de la poussière autour de cette supernova. Cette carte se compose de quatre feuilles de poussière inégales, où chaque feuille a de gros trous car la poussière est répartie de manière inhomogène.
Les auteurs notent qu’il est possible de construire une carte 3D complète de la poussière à l’aide de ces observations, ce qu’ils tenteront de faire dans une étude future. Des observations HST supplémentaires de cette supernova permettront de retracer l’évolution tardive des échos lumineux, et aussi d’identifier potentiellement des échos supplémentaires !
Edité par Katy Proctor
Crédit image en vedette : NASA, ESA et HE Bond (STScI)
À propos de Viraj Karambelkar
Je suis un étudiant diplômé de deuxième année à Caltech. Mes recherches portent sur l’astronomie infrarouge dans le domaine temporel. J’étudie les explosions poussiéreuses et les étoiles variables enveloppées de poussière à l’aide de télescopes optiques et infrarouges. Je travaille principalement avec les données du Zwicky Transient Facility et des télescopes Palomar Gattini-IR. J’adore regarder des films et des pièces de théâtre, jouer au badminton et je m’efforce d’améliorer mes compétences aux échecs et aux mots croisés.
