2024-03-25 10:47:03
En octobre 1217, l’abbé de l’abbaye d’Ursberg, dans le sud de l’Allemagne actuelle, a regardé le firmament et a vu quelque chose de merveilleux dans la constellation en forme d’arc de la Couronne Boréale. «C’était à l’origine une étoile faible qui brillait pendant un certain temps avec une grande lumière, puis revenait à sa faiblesse originelle», écrivait-il en latin à l’époque. Il n’était pas le premier à le voir, ni le dernier. Cette apparition stellaire émerge, puis disparaît, tous les 80 ans environ, et c’est parce que ce n’est pas vraiment une étoile du tout. Cet abbé a été témoin d’une explosion thermonucléaire à 3 000 années-lumière. Cela vient d’une naine blanche, un zombie stellaire qui dévore la matière d’une étoile géante rouge proche. Une fois par siècle, il est plein, et quand c’est le cas, il entre en éruption, déclenchant un feu infernal qui dure une semaine.
Il s’agit de T Coronae Borealis, souvent abrégé en T CrB, et c’est ce que les astronomes appellent une nova, un mot dérivé de la description latine de ces événements comme de « nouvelles étoiles », ce que de nombreux observateurs prémodernes pensaient être. La dernière éruption du T CrB remonte à 1946, et son comportement suggère que son prochain paroxysme est attendu d’ici septembre. Lorsque cela se produira, T CrB deviendra visible à l’œil nu comme un joyau temporaire dans la couronne stellaire de sa constellation. Et loin de le considérer comme un simple spectacle, les astronomes vont profiter de cette dernière explosion comme d’une opportunité d’en apprendre davantage sur les novae, qui sont souvent négligées, les causes du chaos cosmique.
«[Novae] sont des événements complètement étranges », déclare Bradley Schaefer, astrophysicien à la Louisiana State University. Mais T CrB est unique : il subit une montagne russe d’éclaircissements et d’atténuations qui défie les idées reçues. Parfois, l’étude des valeurs aberrantes constitue le meilleur moyen de comprendre la population. C’est pourquoi, « lorsque T CrB explosera, une grande partie de tous les télescopes du monde seront pointés vers lui », explique Schaefer.
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Pour comprendre pourquoi T CrB a suscité autant d’intérêt chez les astronomes, il est utile d’avoir un aperçu de votre nova moyenne. Chacune d’elles implique un appariement périlleux entre une naine blanche, petite carcasse laissée sur place à la fin de la vie de certaines étoiles, et une étoile compagne « normale », dans le cas de T CrB, une géante rouge gonflée. La naine blanche est si dense qu’elle est capable de voler gravitationnellement l’hydrogène de son compagnon, qui neige à la surface de la naine. Ce placage s’échauffe et finit par s’enflammer, déclenchant une réaction en chaîne imparable qui aboutit à une explosion nucléaire.
«C’est comme une gigantesque bombe à hydrogène qui fait exploser toute l’atmosphère de cette naine blanche de la taille de la Terre», explique Ole König, astronome à l’université Friedrich-Alexander d’Erlangen-Nuremberg en Allemagne. Ces explosions ne sont pas des supernovae, mais leurs cousines plus cataclysmiques qui entraînent l’annihilation d’une étoile. Mais cela ne les rend pas moins impressionnants ou moins importants.
Les Novae éclatent de manière répétée et catastrophique, sans détruire leurs progéniteurs stellaires, tout en enrichissant leur environnement céleste avec un puissant mélange de matériaux fraîchement forgés. «Les Novae sont des producteurs d’éléments nécessaires à la vie, comme le carbone, l’azote et l’oxygène», et pourraient être l’un des principaux producteurs de lithium, estime Michael Healy-Kalesh, astrophysicien à l’université John Moores de Liverpool, en Angleterre.
Cela suggère que vous ne pouvez pas comprendre pleinement comment l’astrophysique donne naissance à la biologie sans décoder les novae. Et quand les astronomes ont de la chance, ils trouvent des novae récurrentes – celles qui éclatent au moins une fois par siècle – comme des phares prévisibles pour leurs études. Cependant, en incluant le T CrB, ils n’ont réussi à en trouver qu’une dizaine dans la Voie lactée. Et malgré l’apparente fiabilité d’horlogerie du T CrB, les astronomes d’antan se sont révélés plus inconstants ; les éruptions du système n’ont été documentées que pour les années 1217, 1787, 1866 et 1946. Sur la base de détails subtils observés lors de ses deux éruptions précédentes enregistrées, « la prédiction officielle est qu’il se déclenchera vers avril, peut-être mai, à trois ou trois près ». mois », dit Schaefer – et il devrait être visible pendant plusieurs jours.
Certains des plus grands observatoires du monde devraient déjà, de manière opportuniste, tourner leur attention vers le T CrB le moment venu et enregistrer son explosion en optique, radio, rayons X et autres longueurs d’onde de lumière. Les astronomes amateurs sont également sur le coup. «Nos membres aiment les choses qui font exploser», déclare Brian Kloppenborg, astrophysicien à l’American Association of Variable Star Observers à Cambridge, Massachusetts. «Je reçois un e-mail toutes les 10 minutes avec de nouvelles observations.»
Une telle vigilance à spectre complet pourrait transformer T CrB d’une bizarrerie cosmique en une clé de réponse pour des énigmes applicables à toutes les novae. Par exemple, à quel point leurs explosions sont-elles précipitées ? L’astronomie aux rayons X peut y contribuer. Lorsqu’une éruption se produit, « vous avez cette boule de feu chaude et rougeoyante », explique König, qui émet des rayons X. À mesure qu’elle se dilate, la coquille expulsée de la naine blanche se refroidit et émet ensuite un rayonnement optique. La différence de temps entre les rayons X et les flashs optiques peut mesurer la vitesse à laquelle le matériau largué se déplace.
Pourtant, ce n’est sans doute pas la façon dont les novae explosent, mais ce qu’elles peuvent devenir, qui anime le plus de nombreux astronomes. «L’aspect que je trouve le plus excitant est le potentiel des novae en tant qu’ancêtres des supernovae de type 1a», explique Healy-Kalesh. Comme les novae standards, cette variante de supernovae implique un échange de masse entre deux étoiles, dont au moins une naine blanche gourmande en gaz. Pourtant, la détonation thermonucléaire qui en résulte est si immense que la naine blanche qui accumule de la matière est réduite en miettes.
L’un des modèles dominants de supernova de type 1a implique une naine blanche qui s’est gorgée de tellement de matière stellaire que sa masse augmente jusqu’à 1,4 fois celle du soleil, ce qu’on appelle la limite de Chandrasekhar. Au-delà de ce seuil, la naine blanche devient trop volumineuse pour supporter son propre poids, déclenchant une cascade thermonucléaire qui la fait s’autodétruire de manière explosive. La question clé est donc la suivante : « Comment ces naines blanches accumulent-elles suffisamment de matière pour dépasser la limite de Chandrasekhar ? » dit König. Et comme les supernovae de type 1a explosent en principe toutes de la même manière, quelles que soient leurs coordonnées cosmiques, leurs détonations servent de repères importants sur les règles des astronomes pour évaluer les vastes distances intergalactiques ; Démêler les bizarreries des explosions similaires mais plus petites de novae régulières, pas si super, pourrait alors conduire à des ajustements subtils aux (mauvaises) mesures de l’univers basées sur le type 1a.
Les chercheurs sont également impatients d’étudier la mécanique récurrente des novae ordinaires, qui peuvent changer avec le temps si ou quand la matière rassemblée par une naine blanche n’est pas entièrement consommée ou éjectée lors de chacune de ses explosions. « Quelle quantité de cette matière reste sur la naine blanche ? Combien de choses sont expulsées dans une nova ? » » déclare Deanne Coppejans, astrophysicienne à l’Université de Warwick en Angleterre. Ce bilan apocalyptique pourra être vérifié lors de la prochaine explosion de T CrB : la naine blanche est principalement composée de carbone et d’oxygène, tandis que la géante rouge donne de l’hydrogène, fournissant une liste d’ingrédients en vrac à partir de laquelle les proportions relatives au sein des éjectas d’une nova peuvent être vérifiées.
Les astronomes visent également à utiliser l’éruption imminente du T CrB pour comprendre les trois particularités déroutantes de cette nova spécifique. «A notre connaissance, aucune autre novae ne présente de tels comportements», déclare Vladislav Marchev, astronome à l’Institut d’astronomie de Bulgarie.
La plupart des novae restent sombres, ne s’éclaircissant considérablement que pendant une éruption, mais pas le T CrB. Sa première bizarrerie est que pendant environ une décennie, avant et après une explosion, il existe dans un « état élevé » de luminosité modeste, émettant « une lumière chaude, bleue et violente », explique Schaefer. « Pourquoi l’état élevé s’éteint-il ? D’ailleurs, pourquoi l’état élevé s’active-t-il ? Nous n’avons pas la moindre idée de ce qui se passe.
La deuxième caractéristique étrange est sa baisse de luminosité avant l’éruption, qui se produit environ un an avant l’éruption. «C’est un mystère étrange et sans précédent, et c’est aussi le signe avant-coureur d’une éruption à venir», explique Schaefer. Certains ont suggéré qu’à mesure que la matière accumulée par la naine blanche approche de sa phase « bien cuite », elle acquiert une sorte de « charbon », un voile de poussière qui obscurcit le feu de joie brûlant en dessous. Peut-être que « le T CrB éjecte du gaz avant son éruption, qui forme des coquilles de poussière et bloque la lumière du système central, provoquant le creux pré-éruption », explique Healy-Kalesh.
Troisièmement, quelques mois après l’explosion du T CrB, il semble produire une éruption secondaire – brillante mais n’atteignant pas la luminosité de l’explosion initiale – qui peut durer plusieurs semaines ou mois. «Le maximum secondaire est un mystère de longue date», explique Munari. Mais il propose une solution possible dans une prépublication récente : c’est une illusion, pas une autre éruption.
Lors de sa phase d’accrétion et de son éclatement, la naine blanche flambe l’hémisphère visible de la géante rouge. Après l’éruption, la naine blanche est peut-être en train de se refroidir, mais la face de la géante rouge faisant face à l’incendie est toujours grésillante. Et lorsque cet hémisphère chaud fait face à la Terre, les astronomes aperçoivent cette lueur et perçoivent à tort qu’il s’agit d’une deuxième éruption. «Je pense que cela pourrait être vrai», dit Schafer. Et lorsque le T CrB déclenchera réellement son feu infernal, tout le monde pourra évaluer l’idée de Munari.
Dans l’ensemble, cette éruption est « vraiment une expérience unique », dit Kloppenborg : une chance pour les astronomes de trouver des réponses à des questions vieilles d’un siècle. «Nous allons tout mettre en œuvre», déclare Schaefer. Cependant, rien ne l’exalte plus que l’opportunité de montrer au public que l’astronomie de l’espace lointain n’est pas ésotérique mais tangible. « Cela sera visible pour tout le monde », dit-il. « N’importe qui peut sortir et le regarder. C’est peut-être la chose la plus excitante à ce sujet.
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