Le télescope spatial James Webb offre une vue saisissante des restes d’une supernova en expansion
Les restes d’une étoile qui a explosé il y a 36 ans ont été observés par le télescope spatial James Webb (JWST). La caméra proche infrarouge (NIRCam) de cet observatoire a capturé les débris stellaires en expansion avec la meilleure résolution, révélant ainsi de nouveaux détails sur ce résidu de supernova en plein essor.
La plus proche observée depuis la supernova de Kepler qui a illuminé la Voie lactée en 1604, cette explosion stellaire a été identifiée pour la première fois en 1987 et elle est connue à juste titre sous le nom de Supernova 1987A. Elle se situe à environ 168 000 années-lumière de la Terre, dans le Grand Nuage de Magellan et représente la destruction d’une étoile supergéante bleue appelée Sanduleak-69 202. Avant d’exploser, cette étoile était censée avoir une masse environ 20 fois supérieure à celle du soleil.
Cette supernova était si brillante qu’elle était visible à l’œil nu dans l’hémisphère sud. Depuis, les astronomes n’ont cessé de suivre ses débris en expansion. Aujourd’hui, le JWST a été utilisé pour observer les restes de la supernova dans le cadre d’une étude dirigée par Mikako Matsuura, de l’université de Cardiff, au Royaume-Uni, qui a permis d’obtenir cette image spectaculaire des conséquences de la mort d’une étoile.
Dans le cadre de son projet, Matsuura a utilisé le JWST pour mesurer l’onde de choc de la supernova en expansion, qui interagit avec la matière environnante. Lorsque les étoiles massives, telles que les supergéantes bleues, approchent de la fin de leur vie, elles deviennent instables et commencent à rejeter de grandes quantités de matière. Le télescope spatial Hubble a déjà observé l’onde de choc en expansion de la supernova 1987A, qui se déplaçait initialement à une vitesse d’environ 7 000 kilomètres par seconde, rattraper un anneau ou disque circumstellaire de débris éjectés par l’étoile condamnée au cours des quelque 20 000 années qui ont précédé sa supernova, et entrer en collision avec cet anneau. Lors de cette collision, l’onde a ralenti jusqu’à atteindre une vitesse d’environ 2 300 kilomètres par seconde.
Les amas à l’intérieur de cet anneau s’éclaircissent progressivement, ressemblant à un bracelet de perles. Deux autres anneaux, qui semblent se situer dans un plan différent de celui de l’anneau principal, et qui sont plus minces et plus ténus, sont plus mystérieux. Les astronomes ont émis l’hypothèse que ces anneaux pourraient être l’endroit où le vent stellaire de l’étoile, émis avant la supernova, interagit avec la matière que l’étoile a précédemment éjectée.
Ils pourraient également être illuminés par les jets d’une étoile à neutrons invisible qui, selon les experts, a dû se former en même temps que l’explosion de la supernova. Le JWST a révélé de nouveaux détails à ce sujet, montrant que l’onde de choc s’est étendue au-delà de l’anneau principal et a réaccéléré à environ 3 600 kilomètres par seconde, tout en produisant de nouveaux points chauds qui pourraient, avec le temps, devenir aussi brillants que ceux précédemment identifiés.
Une émission plus diffuse, sous la forme d’une lueur générale, est également observée, car l’onde de souffle de la supernova excite le gaz autour du site de l’explosion. En outre, le JWST a repéré quelque chose de nouveau : à l’intérieur de l’anneau principal, où le gaz et la poussière forment un nuage d’éjecta en forme de trou de serrure, on observe deux arcs, ou croissants, qui laissent perplexe. Selon l’équipe, ces caractéristiques pourraient représenter les couches extérieures de gaz expulsées par la supernova, nous voyons cette partie sous un certain angle.
La caméra NIRCam (Near-Infrared Camera) du JWST a capturé cette image détaillée de SN 1987A (Supernova 1987A), qui a été annotée pour mettre en évidence les structures clés. Au centre, la matière éjectée par la supernova forme un trou de serrure. Juste à sa gauche et à sa droite se trouvent de faibles croissants récemment découverts par Webb. Au-delà, un anneau équatorial, formé par la matière éjectée des dizaines de milliers d’années avant l’explosion de la supernova, contient des points chauds brillants. À l’extérieur, on trouve une émission diffuse et deux anneaux extérieurs peu lumineux. Sur cette image, le bleu représente la lumière à 1,5 micron (F150W), le cyan à 1,64 et 2,0 microns (F164N, F200W), le jaune à 3,23 microns (F323N), l’orange à 4,05 microns (F405N) et le rouge à 4,44 microns (F444W). (Science : NASA, ESA, CSA, Mikako Matsuura (Université de Cardiff), Richard Arendt (NASA-GSFC, UMBC), Claes Fransson (Université de Stockholm), Josefin Larsson (KTH), Traitement des images : Alyssa Pagan (STScI))
Le JWST continuera à surveiller l’expansion du vestige de supernova au fur et à mesure de son évolution, ainsi qu’à rechercher l’étoile à neutrons au centre de l’explosion, qui n’a pas été observée jusqu’à présent.
Il existe toutefois des preuves indirectes de la présence de l’étoile à neutrons, sous la forme d’émissions de rayons X détectées par les observatoires de rayons X Chandra et NuSTAR de la NASA, ainsi que d’observations effectuées par le grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama (ALMA), qui indiquent que l’étoile à neutrons pourrait être cachée dans l’un des amas de poussière au cœur du reste de la supernova.
Présentée sur le site de la NASA : Webb Reveals New Structures Within Iconic Supernova.