Des astronomes ont identifié pour la première fois un système binaire de rémanents de supernova dans la Voie lactée. Les nébuleuses IC 443 et G189.6+3.3, situées dans la constellation des Gémeaux, proviendraient de deux étoiles sœurs au sein d’un ancien système binaire massif. Leur analyse révèle des explosions espacées de plusieurs dizaines de milliers d’années.
Un système binaire de rémanents inédit
Une équipe de chercheurs, menée par Miltiadis Michailidis de l’Université de Stanford, a révélé une relation intime entre deux rémanents de supernova situés dans la Voie lactée externe. Selon leurs travaux, à paraître dans Nature Communications, IC 443 et G189.6+3.3 ne seraient pas des objets célestes indépendants, mais les vestiges de deux étoiles jadis liées gravitationnellement au sein d’un système binaire serré. Ces structures gazeuses en expansion se trouvent dans la constellation des Gémeaux, à proximité de l’étoile Propus (η Geminorum).
Cette découverte marque une première : l’identification du premier système binaire de rémanents de supernova connu. La probabilité de trouver deux rémanents non liés dans une même région du ciel par pur hasard est inférieure à 1%, a précisé Michailidis lors de la 248e réunion de l’American Astronomical Society à Pasadena, Californie. Ce chiffre conforte l’hypothèse d’un lien progéniteur commun.
La chronologie des explosions stellaires
Le scénario proposé par l’équipe de Michailidis dépeint une histoire stellaire complexe. La première des deux étoiles massives aurait explosé en supernova il y a entre 20 000 et 110 000 ans. Cette détonation aurait propulsé son étoile compagnon à travers l’espace à grande vitesse. Puis, après avoir parcouru au moins 40 années-lumière, cette seconde étoile aurait à son tour explosé il y a environ 8 000 à 9 000 ans.
Chaque explosion a laissé derrière elle un rémanent de supernova, ces nuages gazeux en expansion qui émettent des radiations de haute énergie en entrant en collision avec le milieu interstellaire environnant. La compréhension de cette séquence temporelle est cruciale pour modéliser l’évolution des étoiles binaires massives et leurs conséquences énergétiques.
Les rémanents sous observation détaillée
IC 443, également connue sous le nom de Nébuleuse de la Méduse, représente le plus jeune des deux rémanents. Il s’agit d’un objet remarquable par son apparence visible et sa forte luminosité en rayons gamma. Ces émissions de haute énergie ont été détectées dès 2013 par le télescope spatial Fermi de la NASA. Elles résultent de protons éjectés par la supernova, qui percutent les atomes de gaz du nuage interstellaire voisin, Sharpless 249 (ou S249).
Le rémanent plus ancien et plus grand, G189.6+3.3, est quant à lui difficilement observable, sauf aux longueurs d’onde de haute énergie. Ce dernier a été découvert en 1994 par le télescope à rayons X allemand Röntgensatellit (ROSAT). Une partie de cette nébuleuse est visible sous la forme d’un filament de gaz chaud à l’est immédiat d’IC 443. Des observations récentes en rayons X confirment que ce filament est une onde de choc, produite par la collision de l’enveloppe gazeuse de l’ancienne supernova avec le nuage S249.
L’analyse des données de Fermi sur les 16 dernières années montre que G189.6+3.3 émet également des rayons gamma, probablement via le même mécanisme que celui d’IC 443. L’estimation de la distance d’un rémanent de supernova reste complexe, mais le fait que les deux interagissent avec le même nuage de gaz S249 indique qu’ils sont à une distance équivalente, estimée à environ 6 000 années-lumière.
Modélisation et perspectives futures
Pour étayer la crédibilité de leur scénario, Michailidis et ses collègues ont réalisé des simulations informatiques. Ils ont modélisé l’évolution de 1 million de systèmes binaires massifs différents. Ces simulations ont permis de confirmer que des rémanents de supernova jumeaux, séparés de quelques dizaines d’années-lumière et avec des délais d’explosion de plusieurs dizaines de milliers d’années, sont cohérents avec les observations. Cette approche numérique renforce la robustesse de l’interprétation d’un lien de parenté stellaire.
Cette découverte offre de nouvelles perspectives pour la compréhension de l’évolution des étoiles massives au sein de systèmes binaires. Les systèmes binaires représentent une part significative de la population stellaire et jouent un rôle clé dans de nombreux phénomènes astrophysiques, y compris la formation des trous noirs et des étoiles à neutrons. L’étude de tels systèmes de rémanents apporte des contraintes observationnelles directes sur les modèles théoriques de l’éjection de compagnons et des dynamiques post-supernova.
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