Des astronomes ont observé une supernova quelques heures après son explosion

Des chercheurs sont parvenus à capturer des images inédites d'une supernova, prises trois heures seulement après qu'une étoile mourante ait entamé son explosion fatale. Cet exploit, décrit dans un article publié lundi dans la revue Nature Physics, ouvre une nouvelle fenêtre permettant de mieux comprendre ce qu'il se passe juste avant et juste après l'autodétonation d'une étoile, alors que ces informations s'évaporent généralement bien avant que les astronomes aient la moindre chance de les étudier.

"C'est une fenêtre de temps très limitée", m'a expliqué par Skype Ofer Yaron, un astrophysicien de l'Institut scientifique Weizmann en Israël. En quelques jours, dit-il, des éjectats de la supernova voyageant à la vitesse incroyable de 10.000 kilomètres par seconde engloutissent les régions qui entourent l'étoile mourante, détruisant au passage toutes les preuves de sa débâcle initiale.

Mais cette supernova, baptisée SN 2013fs, a été repérée précocément le 6 octobre 2013 par l'Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), en Californie. Cet observatoire agit en temps réel pour détecter des phénomènes transitoires lumineux et déclencher des observations complémentaires au sein d'un réseau d'infrastructures partout dans le monde.

Située dans la galaxie NGC 7610, à environ 160 millions d'années-lumière de la Voie Lactée, SN 2013fs a été repérée par l'iPTF suffisamment tôt pour que les scientifiques puissent apercevoir le disque dense de matériau circumstellaire émis par l'étoile au cours de ses moments d'agonie (les chercheurs ont en réalité observé de la lumière émanant de la jeune supernova 100 millions d'année après sa disparition, le temps que la lumière parvienne jusqu'à la Terre).

SN 2013fs est une supernova de type II, ce qui signifie que son étoile progénitrice était probablement une supergéante rouge au moins dix fois plus grosse que le Soleil. Bien que les scientifiques comprennent à grands traits comment ces énormes étoiles finissent par s'éteindre, les détails de leur perte de masse pré-explosion et son impact sur l'effondrement final du coeur de l'étoile restent mal compris.

"Nous n'avions jamais pris d'images aussi précoces de l'explosion d'une supernova, m'a expliqué Yaron. C'est grâce à ces images que nous avons pu en apprendre énormément sur la répartition de la matière que nous avons observée autour de la supernova."

Yaron et ses collègues ont pu observer l'onde de choc de l'explosion alors qu'elle ionisait la matière stellaire très dense encerclant l'étoile vacillante. Le spectre des émissions indiquait que la supergéante disséminait de la matière depuis des centaines de jours avant son explosion, et cela a permis à l'équipe de mieux comprendre ce processus-clé.

"Avant de se transformer en supernova, l'étoile connaît d'importantes turbulences internes, affectant son enveloppe externe et sa surface, ce qui provoque cette perte de masse significative juste avant l'explosion", explique Yaron.

"C'est comme si l'étoile savait que sa vie touchait à sa fin, qu'elle allait mourir, et qu'elle expulsait de la matière dans son dernier souffle, poursuit-il. C'est comparable aux volcans ou aux geysers qui, souvent, éjectent un peu de lave avant la grande éruption. Ce genre d'étude renforce notre compréhension des derniers moments des étoiles, et nous montrent qu'il existe des signes permettant d'anticiper une explosion de type supernova."

Que ceux qui s'intéressent au chant du cygne des étoiles (et ils ont bien raison !) se réjouissent : ce type de détection précoce va devenir de plus en plus fréquent, à mesure que des observatoires plus sophistiqués prennent le relais. Par exemple, l'iPTF sera remplacé fin 2017 par le Zwicky Transient Facility (ZTF), qui sera capable d'examiner 3750 degrés carrés d'espace en une heure, et donc l'ensemble du ciel en une nuit d'observation.

"Cela ouvre vraiment de nouvelles opportunités, dit Yaron. Nous détecterons beaucoup plus de phénomènes transitoires chaque nuit, et donc bien plus de supernovae, parmi lesquelles certaines seront détectées très tôt, comme dans ce cas précis."

"Nous sommes déjà parvenus à réduire le temps de détection de quelques jours à quelques heures. L'objectif est désormais de descendre à quelques minutes après l'explosion."