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Une «  supernova partielle  » fait exploser une étoile naine blanche à travers la voie lactée

Une étrange étoile naine blanche filant à travers la Voie lactée pourrait être la survivante d'une « supernova partielle », selon une nouvelle étude.

Les naines blanches sont les noyaux froids et sombres de la taille de la Terre d'étoiles mortes qui sont laissés derrière après que les étoiles de taille moyenne ont épuisé leur carburant et perdu leurs couches externes. Notre soleil deviendra un jour une naine blanche, de même que plus de 90% des étoiles de la Voie lactée.

Des recherches antérieures ont révélé que les naines blanches ont généralement des structures internes disposées en couches. Leurs noyaux sont principalement du carbone et de l'oxygène, qui est généralement entouré d'une couche d'hélium puis d'une couche d'hydrogène. Les astronomes qui examinent les naines blanches ne voient généralement que de l'hydrogène, juste de l'hélium ou parfois un mélange d'hélium et de carbone (bien qu'il existe des exceptions qui font allusion à des passés inhabituels.)

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Dans une nouvelle étude, les scientifiques se sont concentrés sur le nain blanc SDSS J1240 + 6710, situé à environ 1430 années-lumière de la Terre. Découvert en 2015, des travaux antérieurs ont révélé que cette naine blanche avait une atmosphère inhabituelle qui ne semblait posséder ni hydrogène ni hélium, mais était plutôt composée d'un mélange étrange d'oxygène, de néon, de magnésium et de silicium.

Les chercheurs de cette nouvelle étude ont utilisé le télescope spatial Hubble pour regarder de plus près la naine blanche et ils ont identifié le carbone, le sodium et l'aluminium dans l'atmosphère de l'objet. Ce mélange distingue ce nain blanc de tout autre précédemment connu, ont-ils déclaré.

Dans cette étude, les scientifiques ont également découvert que la naine blanche parcourait environ 560 000 miles par heure (900 000 kilomètres par heure) dans la direction opposée à la rotation de la galaxie. De plus, il avait une masse particulièrement faible pour une naine blanche – seulement environ 40% de la masse de notre soleil.

« Lorsque nous avons découvert que cette naine blanche inhabituelle était vraiment de faible masse et se déplaçait rapidement, cela a vraiment déclenché ma curiosité pour ce qui lui est arrivé dans le passé », a déclaré Boris Gänsicke, auteur principal de l'étude, astrophysicien à l'Université de Warwick en Angleterre. Space.com.

Qu'est-ce qui pourrait expliquer tous ces étranges détails sur cette naine blanche? Les chercheurs de cette étude pensent qu'une explosion thermonucléaire n'a pas complètement détruit la naine blanche mais, plutôt, une « supernova partielle » a détruit ce qui restait de l'objet à travers la Voie lactée.

Les supernovas sont les explosions stellaires les plus puissantes de l'univers, suffisamment brillantes pour éclipser momentanément des galaxies entières. Ils peuvent se produire lorsqu'un nain blanc meurt en siphonnant trop de masse d'une étoile compagnon. Tout le poids supplémentaire de la masse volée serre le cœur du nain blanc, ce qui entraîne la température et la densité du cœur suffisamment élevées pour déclencher une réaction thermonucléaire en chaîne qui efface de manière explosive le nain blanc.

Dans le cas du SDSS J1240 + 6710, les scientifiques ont noté que les éléments observés dans l'atmosphère de la naine blanche auraient pu tous être produits lors des premières réactions thermonucléaires d'une supernova. Cependant, il y a une nette absence de ce que l'on appelle le groupe des éléments du fer – fer, nickel, chrome et manganèse.

Ces éléments plus lourds sont normalement cuits à partir d'éléments plus légers, et leur absence dans cette naine blanche suggère qu'elle n'a parcouru qu'une partie du chemin à travers une supernova, n'atteignant pas les températures et les densités élevées nécessaires pour forger des éléments du groupe du fer.

« C'est ce qui rend cette naine blanche unique – elle a subi une combustion nucléaire, mais s'est arrêtée avant d'être repassée », a déclaré Gänsicke. « Quand il y a eu son événement de supernova, c'était probablement juste bref, peut-être quelques heures. »

Les chercheurs ont suggéré que le SDSS J1240 + 6710 était petit par rapport aux naines blanches qui subissent normalement des supernovas thermonucléaires. À ce titre, seule une supernova miniature a pu se produire, un type Iax, une supernova partielle suffisamment faible pour laisser derrière elle la plupart des naines blanches.

« Dans le passé, les chercheurs auraient pensé qu'une supernova thermonucléaire détruirait entièrement une naine blanche, mais au cours des 10 ou 15 dernières années, les scientifiques ont découvert qu'il était possible qu'une supernova partielle puisse se produire et laisser une partie de la naine blanche derrière, brûlée et carbonisé « , a déclaré Gänsicke. « L'explosion n'est pas assez puissante pour perturber totalement l'étoile. »

Cette explosion aurait fait exploser le SDSS J1240 + 6710 loin de son compagnon, arrachant la matière de la petite naine blanche et la projetant dans l'espace lointain à la vitesse à laquelle elle a orbité autour de son partenaire, a déclaré Gänsicke. Ce scénario aiderait à expliquer la vitesse, la taille chétive et l'atmosphère bizarre du nain blanc.

Sur la base de la masse et de la température du SDSS J1240 + 6710, les scientifiques ont estimé que cette supernova partielle s'est produite il y a environ 40 millions d'années. Beaucoup de choses restent inconnues sur le compagnon de la naine blanche, mais les chercheurs pensent qu'il pourrait s'agir d'une naine blanche un peu comme SDSS J1240 + 6710.

Les recherches antérieures sur les origines des supernovas thermonucléaires se sont principalement concentrées sur les naines blanches plus grandes. Maintenant que cette nouvelle étude suggère que des naines blanches plus petites peuvent subir des explosions similaires, les futurs modèles pourraient explorer à quoi pourraient ressembler ces explosions et leurs restes, a déclaré Gänsicke.

« Grâce à la mission spatiale Gaia, qui a été en mesure d'identifier plus de 50 000 candidats nains blancs, nous pouvons examiner ces nains blancs pour avoir une bien meilleure idée de ce qui se passe lors de ces types de supernovas partielles, comme quels sont les produits de la combustion « , A déclaré Gänsicke. « J'espère que nous serons en mesure d'identifier quelques dizaines de systèmes similaires. Nous pourrons commencer à passer d'une étrange valeur aberrante à une petite classe de systèmes. »

Des recherches futures pourraient également explorer si les astronomes ont peut-être déjà détecté les brefs éclairs de lumière faibles que Gänsicke et ses collègues soupçonnent sont liés à ce genre d'étrange naine blanche.

« Il sera intéressant de voir s'ils seront en mesure de trouver ces très courts événements de type supernova qui ont probablement été rejetés jusqu'à présent parce qu'ils ne ressemblaient pas à des supernovae », a déclaré Gänsicke. « Puisqu'ils étaient si courts, les chances étaient très minces d'en attraper un, et il y avait très peu de temps pour vérifier si une telle détection était réelle. Mais en principe, les données suggérant que ces événements sont réels existent quelque part. »

Les scientifiques ont détaillé leurs résultats en ligne le 15 juillet dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

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