Communiqué de presse

Les astronomes découvrent les micronovae, un nouveau type d'explosion stellaire

20 avril 2022

Une équipe d'astronomes, avec l'aide du Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral (VLT de l'ESO), a observé un nouveau type d'explosion stellaire - une micronova. Ces explosions se produisent à la surface de certaines étoiles et peuvent chacune brûler environ 3,5 milliards de Grandes Pyramides de Gizeh de matière stellaire en seulement quelques heures.

"Nous avons découvert et identifié pour la première fois ce que nous appelons une micronova", explique Simone Scaringi, astronome à l'Université de Durham au Royaume-Uni, qui a dirigé l'étude sur ces explosions publiée aujourd'hui dans Nature. "Le phénomène remet en question notre compréhension de la manière dont se produisent les explosions thermonucléaires dans les étoiles. Nous pensions le savoir, mais cette découverte propose une manière totalement nouvelle de les réaliser", ajoute-t-il.

Les micronovae sont des événements extrêmement puissants, mais petits à l'échelle astronomique ; elles sont beaucoup moins énergétiques que les explosions stellaires connues sous le nom de novae, que les astronomes connaissent depuis des siècles. Les deux types d'explosions se produisent sur des naines blanches, des étoiles mortes dont la masse est à peu près celle de notre Soleil, mais qui sont aussi petites que la Terre.

Une naine blanche dans un système à deux étoiles peut voler de la matière, principalement de l'hydrogène, à son étoile compagnon si elles sont suffisamment proches. Lorsque ce gaz tombe sur la surface très chaude de la naine blanche, il déclenche la fusion explosive des atomes d'hydrogène en hélium. Dans les novae, ces explosions thermonucléaires se produisent sur toute la surface stellaire. "De telles détonations font brûler et briller toute la surface de la naine blanche pendant plusieurs semaines", explique la co-auteure Nathalie Degenaar, astronome à l'Université d'Amsterdam, aux Pays-Bas.

Les micronovae sont des explosions similaires, mais à plus petite échelle et plus rapides, ne durant que quelques heures. Elles se produisent sur certaines naines blanches dotées de champs magnétiques puissants, qui canalisent la matière vers les pôles magnétiques de l'étoile. "Pour la première fois, nous avons vu que la fusion de l'hydrogène peut également se produire de manière localisée. L'hydrogène peut être contenu à la base des pôles magnétiques de certaines naines blanches, de sorte que la fusion ne se produit qu'à ces pôles magnétiques", explique Paul Groot, astronome à l'Université Radboud aux Pays-Bas et co-auteur de l'étude.

"Cela conduit à l'explosion de bombes à micro-fusion, qui ont environ un millionième de la force d'une explosion de nova, d'où le nom de micronova", poursuit Paul Groot. Bien que le terme "micro" puisse laisser entendre que ces événements sont de faible ampleur, ne vous méprenez pas : une seule de ces explosions peut brûler environ 20 000 000 milliards de kg de matière, soit environ 3,5 milliards de grandes pyramides de Gizeh [1].

Ces nouvelles micronovae remettent en question la compréhension qu'ont les astronomes des explosions stellaires qui pourraient être plus abondantes qu'on ne le pensait. "Cela montre à quel point l'Univers est dynamique. Ces événements peuvent en fait être assez courants, mais parce qu'ils sont si rapides, ils sont difficiles à saisir en action", explique Simone Scaringi.

L'équipe a découvert ces mystérieuses micro-explosions en analysant les données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA. "En examinant les données astronomiques collectées par TESS de la NASA, nous avons découvert quelque chose d'inhabituel : un flash lumineux de lumière optique qui a duré quelques heures. En cherchant plus loin, nous avons trouvé plusieurs signaux similaires", explique Nathalie Degenaar.

L'équipe a observé trois micronovae avec TESS : deux provenaient de naines blanches connues, mais la troisième a nécessité des observations supplémentaires avec l'instrument X-shooter sur le VLT de l'ESO pour confirmer son statut de naine blanche.

"Avec l'aide du Very Large Telescope de l'ESO, nous avons découvert que tous ces flashs optiques étaient produits par des naines blanches", explique Nathalie Degenaar. "Cette observation a été cruciale pour l'interprétation de notre résultat et pour la découverte des micronovae", ajoute Simone Scaringi.

La découverte des micronovae vient s'ajouter au répertoire des explosions stellaires connues. L'équipe souhaite maintenant capturer davantage de ces événements insaisissables, ce qui nécessite des sondages à grande échelle et des mesures de suivi rapides. "La réponse rapide de télescopes tels que le VLT ou le New Technology Telescope de l'ESO et la suite d'instruments disponibles nous permettront de découvrir plus en détail ce que sont ces mystérieuses micronovae", conclut Simone Scaringi.

Notes

[1] On utilise le mot trillion pour désigner un million de millions (1 000 000 000 000 ou 1012) et le mot milliard pour désigner un millier de millions (1 000 000 000 ou 109). Le poids de la grande pyramide de Gizeh au Caire, en Égypte (également connue sous le nom de pyramide de Khufu ou pyramide de Khéops) est d'environ 5 900 000 000 kg.

Plus d'informations

Cette recherche a été présentée dans un article intitulé "Localised thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs" (doi: 10.1038/s41586-022-04495-6) publié dans Nature.

L’équipe est composée de S. Scaringi (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, UK [CEA]), P. J. Groot (Department of Astrophysics, Radboud University, Nijmegen,the Netherlands [IMAPP] and South African Astronomical Observatory, Cape Town, South Africa [SAAO] and Department of Astronomy, University of Cape Town, South Africa [Cape Town]), C. Knigge (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Southampton, UK [Southampton]), A.J. Bird (Southampton) , E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), D. A. H. Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, South Africa), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), N. D. Degenaar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, the Netherlands), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples, Italy), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Iłkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences, Warsaw, Poland and Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS et Sorbonne Universités, Paris, France), C. Littlefield (Department of Physics, University of Notre Dame, USA and Department of Astronomy, University of Washington, Seattle, USA [UW]), C. F. Manara (European Southern Observatory, Garching, Germany [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), F. X. Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, USA, Joint Institute for Nuclear Astrophysics - Center for the Evolution of the Elements, USA).

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Contacts

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Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University
Durham, UK
Tél: +44 191-3345067
Courriel: simone.scaringi@durham.ac.uk

Nathalie Degenaar
Anton Pannekoek Institute, University of Amsterdam
Amsterdam, The Netherlands
Tél: +31 20 525 3994
Courriel: degenaar@uva.nl

Paul Groot
Department of Astrophysics, Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
Courriel: pgroot@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso2207.