On vient de découvrir les micronovae !

avril 22, 2022

En astrophysique, on s’attaque généralement à des phénomènes extrêmement longs… Mais le développement d’observations et d’instruments de mesure toujours plus nombreux et précis permet aujourd’hui d’en découvrir de bien plus courts. D’une durée de quelques heures seulement, des micronovae viennent ainsi d’être repérées1 pour la toute première fois ! Les travaux publiés le 20 avril dans la revue Nature  [6] révèlent qu’il s’agit d’ à la surface de , provoquées par l’accumulation de matière confinée aux pôles de ces astres par de puissants champs magnétiques. Mais attention : si une micronova est bien une petite , elle n’est en rien une « minuscule » …

Les mal nommées supernovae…

Pour comprendre, il faut se pencher sur un vocabulaire aussi ancien que trompeur. On sait que la lumière d’une nova ou d’une supernova, phénomène connu depuis des siècles, peut révéler la présence d’une étoile qui n’était pas forcément visible auparavant. C’est sans doute pourquoi « le mot nova (novae au pluriel, Ndlr), qui signifie « nouvelle », était autrefois utilisé par les astronomes qui pensaient que ces lumières dans le ciel étaient liées à la naissance de nouvelles étoiles, explique Jean-Pierre Lasota, directeur de recherche émerite à l’Institut d’astrophysique de Paris2. On s’est ensuite rendu compte que ce n’était pas le cas, mais le terme est resté pour décrire toutes les explosions de matière accumulée à la surface d’une naine blanche », reprend le chercheur, également professeur au Centre d’astronomie Nicolas Copernic de Varsovie.

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Animation d’artiste d’une micronova

Année de production: 

   

« Certains de ces phénomènes sont en réalité fondamentalement différents », insiste-t-il. Ainsi, la supernova correspond soit à la destruction exposive d’une naine blanche, soit à l’effondrement du cœur d’une étoile massive — en étoile à neutron ou en trou noir — avec éjection explosive de son enveloppe. Elle se distingue nettement des novae, et aujourd’hui des micronovae, qui elles n’entraînent pas la fin de leurs étoiles et recommencent au contraire à agréger de la matière. Seule la comparaison entre nova et micronova semble donc pertinente. Et si les 20 000 milliards de tonnes de matière brûlées par la micronova peuvent sembler impressionnants, il faut savoir que l’énergie émise ne représente en fait qu’un millionième de celle d’une nova. Et qu’elle ne dure que quelques heures contre plusieurs semaines pour la nova. D’où le nom de ce nouveau type d’explosion stellaire.

Des explosions localisées aux pôles

Une explosion thermonucléaire est alimentée par une couche d’hydrogène dense et chaud, accumulée à la surface de la naine blanche. Ce phénomène n’est possible que si l’astre est accompagné d’une seconde étoile plus petite dont elle va accréter la matière, c’est-à-dire l’arracher pour la récupérer grâce à la gravité. Les novae classiques peuvent se produire de manière récurrente sur une même étoile, espacées de dizaines ou de centaines de milliers d’années. Pour les novae ou les supernovae, toute la surface de l’étoile est impliquée. Mais pour les micronovae, l’explosion thermonucléaire est restreinte à certains lieux bien définis des pôles, délimités par l’action des forts champs magnétiques de l’étoile et sa répétition est beaucoup plus fréquente. L’explosion se déroule ainsi le long de colonnes et de fils, et transforme l’hydrogène en hélium. C’est la première fois que l’on identifie dans l’espace des explosions thermonucléaires aussi localisées.
  
Les micronovae ressemblent d’ailleurs à un autre phénomène astrophysique : les sursauts X. Ces derniers se produisent à la surface des étoiles à neutrons, qui ont une masse similaire à celle des naines blanches, mais sont bien plus compactes. Le sursaut X est une brève et puissante explosion thermonucléaire, ne durant que quelques secondes, provoquée par l’accumulation d’hélium créé auparavant par la combustion, tranquille dans ce cas, de l’hydrogène.

La découverte des micronovae est notamment due à des observations de l’instrument X-shooter du VLT (Very large telescope ou très grand télescope), situé dans le désert chilien de l’Atacama.

Pour l’instant, les micronovae n’ont été détectées que sur trois étoiles seulement. Deux d’entre elles étaient déjà connues comme des naines blanches appartenant à la catégorie des polaires intermédiaires, au fort champ magnétique (il existe aussi une famille de polars au magnétisme plus intense, mais aucune micronova n’y a encore été constatée). « On ne sait pas vraiment d’où vient le champ magnétique des naines blanches, avoue Jean-Pierre Lasota. Ce sont des restes d’étoiles peu massives dont elles ont peut-être conservé le magnétisme, mais il se pourrait aussi qu’il soit apparu plus tard. » La question de l’accumulation de matière à la surface des naines blanches magnetiques intrigue le scientifique depuis une quarantaine d’années. Il a ainsi conçu en 1985, avec son collègue et ami Jean-Marie Hameury, directeur de recherche à l’Observatoire astronomique de Strasbourg3, un modèle décrivant le confinement d’hydrogène par le champ magnétique d’une naine blanche. C’est une des raisons pour lesquelles il a été intégré à l’équipe des découvreurs des micronovae.

Découvertes « par hasard » !

« Cette découverte ne représente pas un bouleversement fondamental des modèles astrophysiques, mais elle nous éclaire sur un des processus les plus compliqués de la physique : les interactions entre les champs magnétiques et la matière, précise Jean-Pierre Lasota. Les micronovae montrent la capacité des champs magnétiques à accumuler de grandes quantités de matière dans les conditions présentes à la surface des naines blanches. »
   
Reste un défi de taille : comment détecter, dans l’immensité de l’espace, un phénomène qui ne dure que quelques heures ? La question est capitale car la découverte récente des micronovae doit beaucoup au hasard ! Et aux données du satellite Tess4 de la Nasa. Celui-ci cherche des exoplanètes que l’on découvre toujours de la même façon : c’est leur ombre qui les trahit lorsqu’elles passent devant leur étoile. En scrutant dans ce but différents soleils avec une grande fréquence, le satellite a repéré des flashs lumineux qui correspondent aux micronovae sur trois naines blanches. La troisième a été identifiée par des observations supplémentaires de l’instrument X-shooter sur le VLT (Very large telescope ou très grand télescope) de l’ESO (Organisation européenne pour des recherches astronomiques dans l’hémisphère austral), situé dans le désert chilien de l’Atacama.

« C’est toute la beauté de l’astronomie, se réjouit Jean-Pierre Lasota. Si on s’intéresse à la physique des particules élémentaires, on doit construire une expérience précise qui ne permet que rarement de montrer autre chose que ce pourquoi elle a été conçue. Tandis que l’astrophysique est une science d’observation où l’on a toujours une chance de découvrir quelque chose d’inespéré… »

   
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