JWST espionne des indices d'une étoile à neutrons laissée par la supernova 1987A

Dans le nuage de poussière laissé par la supernova 1987A, l'explosion stellaire la plus célèbre de l'histoire moderne, les astronomes ont trouvé des preuves convaincantes pour une étoile à neutrons recherchée depuis longtemps.

Le télescope spatial James Webb de la NASA a repéré des indices indirects d'une puissante source de rayons X - probablement une sorte d'étoile à neutrons - provenant du cœur du reste de la supernova, indiquent des chercheurs le 22 février dans la revue Science. Les découvertes font partie d'une quête vieille de 37 ans pour déterminer ce qui s'est passé après la supernova la plus proche en près de 400 ans et pourraient fournir des informations sur le comportement d'une étoile à neutrons quelques décennies seulement après sa naissance.

« La supernova 1987A est vraiment un laboratoire unique pour étudier les supernovas », a déclaré l'astronome Patrick Kavanagh le 17 février lors d'une conférence de presse lors de la réunion de l'Association américaine pour l'avancement de la science à Denver. C'est « le cadeau qui continue à donner, avec de nouvelles observations permettant continuellement de faire de nouvelles découvertes », a déclaré Kavanagh, de l'Université de Maynooth en Irlande.

Le 23 février 1987, les télescopes du monde entier ont eu une vue imprenable sur une spectaculaire supernova dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie compagne de la Voie Lactée. Ces explosions se produisent lorsqu'une étoile d'au moins huit fois la masse du soleil meurt. Située à la distance astronomiquement proche de 160 000 années-lumière, la supernova 1987A, comme elle est devenue connue, était visible à l'œil nu dans le ciel nocturne pendant des mois après. L'explosion énergique a généré d'énormes quantités de neutrinos, quelques-uns desquels ont fini par se retrouver dans des détecteurs sur Terre. C'était la première fois que de telles particules fantômes étaient observées venant de l'extérieur du système solaire.

Depuis lors, les scientifiques se demandent si le cœur de fer de l'étoile supergéante bleue qui a conduit à 1987A s'est effondré en une étoile à neutrons ultra-dense ou s'est réduit tout le chemin jusqu'à un trou noir. Le fait que les neutrinos se soient échappés de l'événement favorise la possibilité de l'étoile à neutrons, mais ce qui a été laissé derrière n'a pas encore été repéré. Cela est en partie dû au fait que les couches extérieures de l'étoile d'origine, désormais en train de s'éloigner de l'explosion à 10 000 kilomètres par seconde, créent un épais brouillard de poussière qui obscurcit la zone.

La lumière infrarouge traverse la poussière plus facilement que les autres longueurs d'onde. Ainsi, les yeux infrarouges du télescope spatial James Webb, ou JWST, sont bien adaptés pour regarder dans le nuage entourant 1987A. Avec le JWST, Kavanagh et ses collègues ont capturé de la lumière contenant des signatures indiquant la présence d'argon et de soufre dans la région centrale poussiéreuse. De manière significative, ces éléments avaient été ionisés, ce qui signifie que certains de leurs électrons avaient été arrachés.

« Vous avez besoin d'une source de [rayons X] à haute énergie pour créer ces ions », explique le coauteur Claes Fransson, astronome à l'Université de Stockholm. « La question est : ‘Qu'est-ce qui donne naissance à cette ionisation ?’»

L'équipe croit qu'il existe deux possibilités. La supernova 1987A aurait pu laisser derrière elle un pulsar, une étoile à neutrons hautement magnétisée qui génère de puissants faisceaux de rayonnement, tout comme celui trouvé dans le bien plus proche Nébuleuse du Crabe, le reste d'une supernova vieille de près de 1 000 ans. Sinon, les rayons X pourraient provenir d'une étoile à neutrons ordinaire, dont la surface nouveau-née brillerait à un million de degrés Celsius.

« Ceci est l'une des preuves indirectes les plus solides suggérant la présence d'une étoile à neutrons », déclare Aravind Pazhayath Ravi, astrophysicien à l'Université de Californie à Davis qui n'a pas participé au travail. Bien qu'il ne s'agisse pas encore d'une détection directe, cela complète les données précédentes recueillies par des instruments tels que l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, dit-il.

Si les chercheurs peuvent capturer directement la lumière de l'étoile à neutrons, ils pourront comparer les vieilles étoiles à neutrons ailleurs dans l'univers à celle observée peu de temps après sa naissance, donnant ainsi aux astronomes un aperçu de la structure interne de ces objets exotiques. Pour cela, les nuages entourant le reste de 1987A devront probablement s'éclaircir un peu plus, un événement prévu dans environ les 10 prochaines années, déclare Ravi.

« Il va finir par arriver que nous aurons la photo de l'étoile à neutrons la plus jeune jamais observée », dit-il.