Reste de supernova poussiéreuse. Cliquez pour agrandir
Un reste de supernova dans le petit nuage de Magellan n'a que 1 000 ans; ce qui en fait l'un des plus jeunes jamais découverts. Les théories actuelles sur les supernovae prédisent qu'elle devrait avoir 100 fois la poussière que les astronomes peuvent détecter. Il est possible que les ondes de choc de la supernova aient empêché la formation de poussière, ou que de grandes quantités de poussière plus froide n'aient tout simplement pas été vues par les instruments infrarouges.
L'un des plus jeunes restes de supernova connus, une boule de poussière rougeoyante créée par l'explosion il y a 1000 ans d'une étoile supermassive dans une galaxie voisine, le petit nuage magellanique, présente le même problème que les étoiles qui explosent dans notre propre galaxie: trop peu de poussière .
Des mesures récentes effectuées par des astronomes de l'Université de Californie à Berkeley à l'aide de caméras infrarouges à bord du télescope spatial Spitzer de la NASA montrent, au maximum, un centième de la quantité de poussière prédite par les théories actuelles des supernovae d'effondrement du cœur, à peine la masse des planètes du système solaire .
L'écart représente un défi pour les scientifiques qui tentent de comprendre les origines des étoiles dans le premier univers, car la poussière produite principalement à partir d'étoiles qui explosent est censée semer la formation d'étoiles de nouvelle génération. Alors que les restes d'étoiles explosives supermassives dans la galaxie de la Voie lactée montrent également moins de poussière que prévu, les astronomes avaient espéré que les supernovae dans le petit nuage magellanique moins évolué s'accorderaient davantage avec leurs modèles.
"La plupart des travaux précédents étaient uniquement concentrés sur notre galaxie car nous n'avions pas assez de résolution pour regarder plus loin dans d'autres galaxies", a déclaré l'astrophysicien Snezana Stanimirovic, chercheur associé à UC Berkeley. «Mais avec Spitzer, nous pouvons obtenir des observations à très haute résolution du Petit Nuage de Magellan, à 200 000 années-lumière. Parce que les supernovae dans le Petit Nuage de Magellan connaissent des conditions similaires à celles que nous attendons pour les premières galaxies, il s'agit d'un test unique de formation de poussière dans le premier univers. »
Stanimirovic rapporte ses conclusions dans une présentation et un point de presse aujourd'hui (mardi 6 juin) lors d'une réunion de l'American Astronomical Society à Calgary, Alberta, Canada.
Stanimirovic spécule que l'écart entre la théorie et les observations pourrait résulter de quelque chose affectant l'efficacité avec laquelle les éléments lourds se condensent en poussière, d'un taux beaucoup plus élevé de destruction de la poussière dans les ondes de choc énergétiques de supernova, ou parce que les astronomes manquent d'une très grande quantité de beaucoup plus froid la poussière qui pourrait être cachée des caméras infrarouges.
Cette découverte suggère également que d'autres sites de formation de poussière, en particulier les vents puissants des étoiles massives, pourraient être des contributeurs plus importants au pool de poussière dans les galaxies primordiales que les supernovae.
On pense que les étoiles massives - c'est-à-dire les étoiles qui sont 10 à 40 fois plus grandes que notre soleil - mettent fin à leur vie avec un effondrement massif de leurs noyaux qui repousse les couches externes des étoiles, crachant des éléments lourds comme le silicium, le carbone et fer dans les nuages sphériques en expansion. On pense que cette poussière est la source de matière pour la formation d'une nouvelle génération d'étoiles avec des éléments plus lourds, appelés «métaux», en plus de l'hydrogène et de l'hélium gazeux beaucoup plus abondants.
Stanimirovic et ses collègues de l'UC Berkeley, de l'Université de Harvard, du California Institute of Technology (Caltech), de l'Université de Boston et de plusieurs instituts internationaux forment une collaboration appelée Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). Le groupe profite de la résolution sans précédent du télescope Spitzer pour étudier les interactions dans la galaxie entre les étoiles massives, les nuages de poussière moléculaire et leur environnement.
Selon Alberto Bolatto, chercheur associé à UC Berkeley et chercheur principal du projet S3MC, «le petit nuage magellanique est comme un laboratoire pour tester la formation de poussière dans les galaxies dans des conditions beaucoup plus proches de celles des galaxies du premier univers».
"La plupart du rayonnement produit par les restes de supernova est émis dans la partie infrarouge du spectre", a déclaré Bryan Gaensler du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Mass. "Avec Spitzer, nous pouvons enfin voir à quoi ressemblent réellement ces objets . "
Appelée galaxie naine irrégulière, le petit nuage magellanique et son compagnon, le grand nuage magellanique, gravitent autour de la voie lactée beaucoup plus grande. Tous les trois ont environ 13 milliards d'années. Au cours des éons, la Voie lactée a poussé et tiré ces galaxies satellites, créant des turbulences internes probablement responsables du ralentissement de la formation des étoiles, et donc de l'évolution ralentie qui fait que le petit nuage magellanique ressemble à des galaxies beaucoup plus jeunes vues plus loin.
"Cette galaxie a vraiment eu un passé sauvage", a déclaré Stanimirovic. Pour cette raison, cependant, «la teneur en poussière et l'abondance d'éléments lourds dans le petit nuage magellanique sont beaucoup plus faibles que dans notre galaxie», a-t-elle dit, «tandis que le champ de rayonnement interstellaire des étoiles est plus intense que dans la galaxie de la Voie lactée . Tous ces éléments étaient présents dans le premier univers. »
Grâce à 50 heures d'observation avec la caméra infrarouge de Spitzer (IRAC) et le photomètre d'imagerie multibande (MIPS), l'équipe d'enquête S3MC a imaginé la partie centrale de la galaxie en 2005. Dans un morceau de cette image, Stanimirovic a remarqué une bulle sphérique rouge qui elle a découvert qu'elle correspondait exactement à une puissante source de rayons X observée précédemment par le satellite Chandra X-ray Observatory de la NASA. La balle s'est avérée être un vestige de supernova, 1E0102.2-7219, très étudié au cours des dernières années dans les bandes optiques, radiographiques et radio, mais jamais vu auparavant dans l'infrarouge.
Le rayonnement infrarouge est émis par des objets chauds, et en fait, le rayonnement du reste de la supernova, visible dans une seule bande de longueur d'onde, a indiqué que la bulle de poussière vieille de 1000 ans était presque uniformément de 120 Kelvin, correspondant à 244 degrés Fahrenheit en dessous de zéro. E0102, parmi le plus jeune tiers de tous les restes de supernova connus, est probablement dû à l'explosion d'une étoile 20 fois la taille du soleil, et les débris se sont étendus à environ 1000 kilomètres par seconde (2 millions de miles par heure) depuis.
Les données infrarouges ont permis de voir si les générations précédentes d'étoiles - celles avec de faibles abondances de métaux lourds - correspondent plus étroitement aux théories actuelles de la formation de poussière dans les étoiles supermassives explosives. Malheureusement, la quantité de poussière - près d'un millième de la masse du Soleil - était au moins 100 fois inférieure à celle prévue, semblable à la situation avec le reste de supernova bien connu Cassiopée A dans la Voie lactée.
L'équipe S3MC planifie de futures observations spectroscopiques avec le télescope Spitzer qui fournira des informations sur la composition chimique des grains de poussière formés lors des explosions de supernova.
Le travail a été parrainé par la National Aeronautics and Space Administration et la National Science Foundation.
Le Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, gère la mission Spitzer Space Telescope pour la Direction des missions scientifiques de la NASA, basée à Washington, D.C.Les opérations scientifiques sont menées au Spitzer Science Center de Caltech, également à Pasadena. JPL est une division de Caltech.
Source d'origine: communiqué de presse de UC Berkeley
