Vue d'artiste d'une supergéante jaune dans un binaire proche avec une étoile compagne bleue de la séquence principale, similaire aux propriétés dérivées pour le système progéniteur 2019yvr dans Kilpatrick et al. (2021). Si le système progéniteur de 2019yvr était dans un tel binaire, il a dû avoir une interaction très étroite qui a retiré une grande quantité d'hydrogène de la supergéante jaune au cours des 100 dernières années avant qu'elle n'explose en supernova. Crédit : Kavli IPMU / Aya Tsuboi
Un scénario inédit "étend ce qui est physiquement possible".
Une étoile curieusement jaune a amené les astrophysiciens à réévaluer ce qui est possible dans notre univers.
Dirigé par Northwestern University, l'équipe internationale a utilisé NASA's Le télescope spatial Hubble pour examiner l'étoile massive deux ans et demi avant qu'elle n'explose en supernova. À la fin de leur vie, les étoiles jaunes et froides sont généralement enveloppées d'hydrogène, qui cache l'intérieur bleu et chaud de l'étoile. Mais cette étoile jaune, située à 35 millions d'années-lumière de la Terre dans l'amas de galaxies de la Vierge, manquait mystérieusement de cette couche d'hydrogène cruciale au moment de son explosion.
"Nous n'avons jamais vu ce scénario auparavant", a déclaré Charles Kilpatrick de Northwestern, qui a dirigé l'étude. "Si une étoile explose sans hydrogène, elle devrait être extrêmement bleue - vraiment, vraiment chaude. Il est presque impossible pour une étoile d'être aussi froide sans avoir d'hydrogène dans sa couche externe. Nous avons examiné chaque modèle stellaire qui pourrait expliquer une étoile comme celle-ci, et chaque modèle exige que l'étoile ait de l'hydrogène, ce que, d'après sa supernova, nous savons qu'elle n'en avait pas. Cela étend ce qui est physiquement possible.
Imagerie du télescope spatial Hubble (HST) montrant le site de l'explosion de 2019yvr 2.5 ans avant son explosion. En haut à gauche : la supernova elle-même est vue sur une image du télescope Gemini-Sud 72 jours après son explosion. En bas à gauche : un zoom avant sur le même site dans l'image HST pré-explosion, montrant une seule source qui semble être l'étoile progénitrice de 2019yvr. Crédit : Charles Kilpatrick / Université Northwestern
L'équipe décrit l'étoile particulière et sa supernova résultante dans une nouvelle étude, qui a été publiée le 5 mai 2021, dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Dans l'article, les chercheurs émettent l'hypothèse que, dans les années précédant sa mort, l'étoile pourrait avoir perdu sa couche d'hydrogène ou l'avoir perdue au profit d'une étoile compagne proche.
Kilpatrick est boursier postdoctoral au Centre d'exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA) de Northwestern et membre de la Young Supernova Experiment, qui utilise le télescope Pan-STARSS à Haleakalā, Hawaï, pour attraper les supernovae juste après leur explosion.
Attraper une étoile avant qu'elle n'explose
Après que la Young Supernova Experiment ait repéré la supernova 2019yvr dans la galaxie spirale relativement proche NGC 4666, l'équipe a utilisé des images de l'espace lointain capturées par le télescope spatial Hubble de la NASA, qui a heureusement déjà observé cette partie du ciel.
"Ce que font les étoiles massives juste avant d'exploser est un grand mystère non résolu", a déclaré Kilpatrick. "Il est rare de voir ce genre d'étoile juste avant qu'elle n'explose en supernova."
Les images de Hubble ont montré la source de la supernova, une étoile massive photographiée quelques années seulement avant l'explosion. Bien que la supernova elle-même ait semblé tout à fait normale, sa source – ou étoile progénitrice – était tout sauf cela.
"Quand elle a explosé, cela ressemblait à une supernova sans hydrogène très normale", a déclaré Kilpatrick. « Il n'y avait rien d'exceptionnel à cela. Mais l'étoile progénitrice ne correspondait pas à ce que nous savons de ce type de supernova.
Preuve directe de mort violente
Plusieurs mois après l'explosion, cependant, Kilpatrick et son équipe ont découvert un indice. Alors que les éjectas de l'explosion finale de l'étoile traversaient son environnement, elle est entrée en collision avec une grande masse d'hydrogène. Cela a conduit l'équipe à émettre l'hypothèse que l'étoile progénitrice aurait pu expulser l'hydrogène quelques années avant sa mort.
"Les astronomes soupçonnent que les étoiles subissent de violentes éruptions ou des affres de la mort dans les années qui précèdent l'apparition de supernovae", a déclaré Kilpatrick. « La découverte de cette étoile fournit certaines des preuves les plus directes jamais trouvées que les étoiles subissent des éruptions catastrophiques, qui leur font perdre de la masse avant une explosion. Si l'étoile avait ces éruptions, alors elle a probablement expulsé son hydrogène plusieurs décennies avant d'exploser.
"La découverte de cette étoile fournit certaines des preuves les plus directes jamais trouvées que les étoiles subissent des éruptions catastrophiques, ce qui leur fait perdre de la masse avant une explosion."
- Charles Kilpatrick, astrophysicien
Dans la nouvelle étude, l'équipe de Kilpatrick présente également une autre possibilité : une étoile compagne moins massive aurait pu priver l'hydrogène de l'étoile progénitrice de la supernova. L'équipe ne pourra cependant pas recherche pour l'étoile compagne jusqu'à ce que la luminosité de la supernova disparaisse, ce qui pourrait prendre jusqu'à 10 ans.
"Contrairement à son comportement normal juste après son explosion, l'interaction de l'hydrogène a révélé qu'il s'agissait d'une sorte de supernova bizarre", a déclaré Kilpatrick. "Mais c'est exceptionnel que nous ayons pu trouver sa star progénitrice dans les données de Hubble. Dans quatre ou cinq ans, je pense que nous pourrons en savoir plus sur ce qui s'est passé.
Pour en savoir plus sur cette étude, lisez La mystérieuse supernova sans hydrogène met en lumière les violentes affres de la mort de Massive Stars.
Référence : "Un candidat progéniteur cool et gonflé pour la supernova de type Ib 2019yvr à 2.6 ans avant l'explosion" par Charles D Kilpatrick, Maria R Drout, Katie Auchettl, Georgios Dimitriadis, Ryan J Foley, David O Jones, Lindsay DeMarchi, K Decker Français , Christa Gall, Jens Hjorth, Wynn V Jacobson-Galán, Raffaella Margutti, Anthony L Piro, Enrico Ramirez-Ruiz, Armin Rest et César Rojas-Bravo, 30 mars 2021, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI : 10.1093/mnras/stab838
L'étude, "Un candidat progéniteur cool et gonflé pour la supernova de type Ib 2019 yvr à 2.6 ans avant l'explosion", a été soutenue par la NASA (numéros de prix GO-15691 et AR-16136), la National Science Foundation (numéros de prix AST-1909796 , AST-1944985), l'Institut canadien de recherches avancées, la Fondation VILLUM et l'Australian Research Council Centre of Excellence. En plus du télescope spatial Hubble, les chercheurs ont utilisé des instruments de l'observatoire Gemini, de l'observatoire Keck, de l'observatoire Las Cumbres, du télescope spatial Spitzer et du télescope Swope.
