Pour la première fois, des scientifiques ont détecté une molécule radioactive dans l’espace

Après une longue recherche, un mystère cosmique a trouvé sa réponse. Les astronomes ont fait la toute première détection sans ambiguïté d’une molécule radioactive dans l’espace, un isotope d’aluminium, trouvé au cœur d’une ancienne explosion stellaire.

Au XVIIe siècle, les astronomes ont vu une nova briller dans la constellation du Petit Renard. Mais, s’ils pouvaient la voir à l’œil nu, ce n’est qu’en 2013 que les astronomes ont pu suivre les inhabituels gaz moléculaires isotopiques jusqu’à l’événement stellaire, ravivant ainsi l’intérêt pour cette nova.

Image d’entête : cette photo montre les restes de la nova qui a été repérée en 1670. Elle a été créée à partir d’une combinaison d’images à lumière visible de l’observatoire Gemini (bleu), d’une carte submillimétrique montrant la poussière (jaune) et enfin d’une carte des émissions moléculaires (rouge). (ESO/ T. Kamiński)

Récemment, dans une nouvelle enquête, une équipe de recherche internationale, dirigée par Tomasz Kamiński du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (Massachusetts), a montré que la nova était probablement causée par la fusion de deux étoiles (étoile binaire) dans ce que l’on appelle une nova rouge. Dans une nova rouge, deux étoiles fusionnent dans un événement explosif, se refroidissent, puis, dans cette « phase de refroidissement », elles produisent de grandes quantités de gaz et de poussières moléculaires.

Cette équipe a observé avec le radiotélescope NOEMA et l’interféromètre radiotélescopique ALMA ce gaz moléculaire, désigné ²⁶AlF ou monofluorure d’aluminium, un isotope radioactif de l’aluminium, ²⁶Al ou Aluminium 26, dans les restes de la nova, connu sous le nom de CK Vulpeculae (ou Nova Vul 1670).

Zoom sur l’emplacement de Nova Vul 1670. (ESO)

Image composite de CK Vul, les restes d’une collision à deux étoiles. L’image rouge et diffuse est une image ALMA de la poussière dans la région. Le bleu est l’émission d’hydrogène détecté par l’observatoire Gemini. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński & M. Hajduk ; Gemini, NOAO/AURA/NSF ; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton)

C’est la première fois qu’une molécule radioactive est détectée dans l’espace. C’est aussi la première fois qu’un objet qui produit ²⁶AlF a été directement identifié, selon l’étude publiée hier (30 juillet).

En observant ²⁶AlF, les scientifiques peuvent mieux comprendre comment la fusion dans CK Vul s’est produite. De plus, l’étude du processus de fusion montre qu’une collision stellaire, comme cette nova rouge, peut exposer les plus profondes couches d’une étoile.

Cette illustration présente la collision de deux étoiles, comme celles qui ont formé CK Vulpeculae, une ancienne explosion stellaire qui a créé la molécule radioactive Aluminium 26. (NRAO/ AUI/ NSF/ S. Dagnello)

Dans cette collision, les chercheurs ont découvert que, dans le système binaire de faible masse qui a fusionné, il y avait une étoile géante rouge avec une masse comprise entre 0,8 et 2,5 masses solaires.

Mais, si cette étude porte un nouvel éclairage sur cette ancienne collision, elle soulève aussi de nouvelles questions. On sait depuis des années qu’il y a environ l’équivalent de deux masses solaires de ²⁶Al à travers la galaxie. On ne sait pas vraiment d’où provient cette matière radioactive, mais avec des estimations de la masse de ²⁶AlF dans CK Vul, les chercheurs pensent que la fusion ne peut pas être la seule responsable de tous les isotopes détectés. Ainsi, la quantité de l’isotope trouvé et son origine dans la galaxie restent un peu mystérieux.

Pourtant, cette recherche a mis en évidence CK Vulpeculae, un objet qui n’avait jamais été considéré auparavant comme producteur de ²⁶AlF. Grâce à ce travail, l’équipe de recherche a également découvert que des outils tels que l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) pourraient être plus utiles pour rechercher les producteurs de ²⁶Al que les observatoires de rayons gamma. Cela pourrait être utile dans les futures recherches sur les restes stellaires et le ²⁶AlF dans la galaxie.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : Astronomical detection of radioactive molecule 26AlF in the remnant of an ancient explosion et présentée sur le site de l’ALMA : Pair of Colliding Stars Spill Radioactive Molecules into Space.