Une image de l'observatoire aux rayons X Chandra du reste de la supernova Cassiopeia A. Crédit: NASA / CXC
Le reste de Supernova Cassiopeia A (Cas A) a toujours été une énigme. Alors que l'explosion qui a créé cette supernova était évidemment un événement puissant, la luminosité visuelle de l'explosion qui s'est produite il y a plus de 300 ans était beaucoup moins qu'une supernova normale, - et en fait, a été négligée dans les années 1600 - et les astronomes ne savent pas Pourquoi. Un autre mystère est de savoir si l'explosion qui a produit le Cas A a laissé une étoile à neutrons, un trou noir ou rien du tout. Mais en 1999, les astronomes ont découvert un objet brillant inconnu au cœur de Cas A. Maintenant, de nouvelles observations avec l'observatoire Chandra X-Ray montrent que cet objet est une étoile à neutrons. Mais les énigmes ne s'arrêtent pas là: cette étoile à neutrons a une atmosphère de carbone. C'est la première fois que ce type d'atmosphère est détecté autour d'un si petit objet dense.
L'objet au cœur est très petit - seulement environ 20 km de large, ce qui était essentiel pour l'identifier comme une étoile à neutrons, a déclaré Craig Heinke de l'Université de l'Alberta. Heinke est co-auteur avec Wynn Ho de l'Université de Southampton, Royaume-Uni sur un article qui paraît dans l'édition du 5 novembre de Nature.
"Les deux seules sortes d'étoiles que nous connaissons qui sont si petites sont les étoiles à neutrons et les trous noirs", a déclaré Heinke à Space Magazine. «Nous pouvons exclure qu'il s'agit d'un trou noir, car aucune lumière ne peut s'échapper des trous noirs, donc les rayons X que nous voyons des trous noirs proviennent en fait de matériaux tombant dans le trou noir. Ces rayons X seraient très variables, car vous ne voyez jamais deux fois le même matériau, mais nous ne voyons aucune fluctuation de la luminosité de cet objet. "
Heinke a déclaré que l'Observatoire de rayons X de Chandra est le seul télescope qui a une vision suffisamment nette pour observer cet objet à l'intérieur d'un vestige de supernova aussi brillant.
Mais l'aspect le plus inhabituel de cette étoile à neutrons est son atmosphère de carbone. Les étoiles à neutrons sont principalement constituées de neutrons, mais elles ont une mince couche de matière normale à la surface, y compris une atmosphère mince de 10 cm très chaude. Les étoiles à neutrons étudiées précédemment ont toutes des atmosphères d'hydrogène, ce qui est attendu, car la gravité intense de l'étoile à neutrons stratifie l'atmosphère, mettant l'élément le plus léger, l'hydrogène, au-dessus.
Mais pas avec cet objet dans Cas A.
"Nous avons pu produire des modèles pour le rayonnement X d'une étoile à neutrons avec plusieurs atmosphères possibles", a déclaré Heinke dans une interview par e-mail. "Seule l'atmosphère de carbone peut expliquer toutes les données que nous voyons, nous sommes donc presque sûrs que cette étoile à neutrons a une atmosphère de carbone, la première fois que nous avons vu une atmosphère différente sur une étoile à neutrons."
Vue d’artiste de l’étoile à neutrons dans le Cas A montrant la minuscule étendue de l’atmosphère de carbone. L’atmosphère terrestre est représentée à la même échelle que l’étoile à neutrons. Crédit: NASA / CXC / M.Weiss
Alors, comment Heinke et son équipe expliquent-ils le manque d'hydrogène et d'hélium sur cette étoile à neutrons? Considérez Cas A comme un bébé.
"Nous pensons que nous comprenons cela en raison du très jeune âge de cet objet - nous le voyons à l'âge tendre de seulement 330 ans, par rapport à d'autres étoiles à neutrons qui ont des milliers d'années", a-t-il déclaré. «Pendant l'explosion de la supernova qui a créé cette étoile à neutrons (alors que le cœur de l'étoile s'effondre en un objet de la taille d'une ville, avec une densité incroyablement élevée supérieure aux noyaux atomiques), l'étoile à neutrons a été chauffée à des températures élevées, jusqu'à un milliard degrés. Il est maintenant refroidi à quelques millions de degrés, mais nous pensons que ses températures élevées étaient suffisantes pour produire une fusion nucléaire à la surface de l'étoile à neutrons, fusionnant l'hydrogène et l'hélium en carbone. "
Grâce à cette découverte, les chercheurs ont désormais accès au cycle de vie complet d'une supernova et en apprendront davantage sur le rôle des étoiles explosives dans la composition de l'univers. Par exemple, la plupart des minéraux trouvés sur Terre sont des produits de supernovae.
"Cette découverte nous aide à comprendre comment les étoiles à neutrons naissent dans de violentes explosions de supernova", a déclaré Heinke.
Source: Entretien avec Craig Heinke
