Le télescope spatial Chandra de la NASA a détecté des variations de luminosité inattendues au sein de nombreux rémanents de supernova dans la galaxie Messier 83. Ces observations, réalisées sur 14 ans, remettent en question la compréhension de l’évolution de ces vestiges stellaires. Les données suggèrent la présence de survivants stellaires.
Des variations inattendues dans M83
Les suites d’une supernova, explosion stellaire, se manifestent habituellement par un nuage de gaz chaud s’estompant progressivement. Cependant, l’observatoire à rayons X Chandra, pointé vers la galaxie proche Messier 83 (M83), située à environ 15 millions d’années-lumière de la Terre, a révélé un comportement surprenant. Cette galaxie est reconnue pour son taux élevé de formation stellaire.
Des chercheurs ont analysé des données collectées par Chandra entre 2000 et 2014. Cette vaste série d’observations a permis de surprendre des variations significatives dans la luminosité en rayons X de sources précédemment identifiées comme des rémanents de supernova. L’attente était que ces rémanents, âgés de plus d’un siècle, s’estompent graduellement sans changements spectaculaires.
L’équipe a constaté qu’environ la moitié des 22 sources de rayons X associées à des rémanents de supernova dans leur échantillon ont montré des changements de luminosité sur la période de 14 ans. Ce résultat, présenté lors de la réunion de l’American Astronomical Society et publié dans The Astrophysical Journal, était complètement inattendu pour des objets de cette nature.
Au-delà de l’explication habituelle
« Nous savions que des sources individuelles de rayons X pouvaient varier de manière spectaculaire, » a déclaré Andrea Prestwich, de l’Université Catholique d’Amérique, qui a dirigé l’étude. « Mais découvrir que tant de rémanents de supernova se comportaient de cette manière a été une véritable surprise. Quelque chose d’inhabituel se produit dans ces objets. Identifier la cause reste un défi, car la distance de M83 limite les détails que nous pouvons observer. »
L’un des 22 rémanents variables, SN 1957D, possède une explication directe : les débris de cette supernova, observée il y a près de 70 ans, percutent le matériel environnant le site de l’explosion, générant les éruptions de rayons X observées. Toutefois, ce mécanisme ne peut expliquer la majorité des autres cas. Il n’existe aucune preuve suggérant que l’ensemble des 22 rémanents se soient formés au cours du dernier siècle. Une autre dynamique doit être à l’origine de cette variabilité.
L’hypothèse des étoiles survivantes
L’explication la plus probable avance que l’équipe a découvert une population d’étoiles survivantes. Ce sont des étoiles qui ont traversé la destruction de leur partenaire lors d’une explosion de supernova. Dans ce scénario, chaque source de rayons X variable aurait débuté comme une paire d’étoiles massives en orbite l’une autour de l’autre.
L’étoile la plus massive se serait effondrée et aurait explosé en supernova, laissant derrière elle un trou noir ou une étoile à neutrons ultra-dense. Son compagnon aurait survécu à cette catastrophe cosmique, formant un système binaire serré avec le résidu compact.
« Il se peut que cette galaxie contienne une collection de rémanents de supernova où une étoile massive survit à la supernova et se retrouve enfermée dans une orbite avec un trou noir ou une étoile à neutrons, » a expliqué Michael McCollough du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, co-auteur de l’étude. Ce type de système binaire serré pourrait générer les émissions de rayons X variables observées.
Implications pour l’évolution stellaire
Cette découverte dans M83 ouvre une nouvelle voie dans la compréhension de l’évolution des systèmes stellaires binaires massifs et de leurs interactions post-supernova. La détection de ces rémanents variables pourrait obliger les modèles théoriques actuels à intégrer davantage la survie des compagnons stellaires et les dynamiques complexes qui s’ensuivent. La poursuite des observations avec des instruments comme Chandra, ou de futures missions à haute résolution, sera essentielle pour caractériser plus finement ces systèmes et confirmer cette hypothèse des étoiles survivantes, offrant des éclaircissements sur la vie et la mort des étoiles les plus massives de l’univers.
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