by Noelle Toumey Reetz, Georgia State University
Des images rapprochées révèlent l'explosion des étoiles en temps réel
Par Noelle Toumey Reetz, Université d'État de Géorgie
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Représentation artistique de Nova V1674 Herculis. Crédit : CHARA Array
Des astronomes ont capturé des images de deux explosions stellaires – appelées novae – quelques jours seulement après leur éruption, avec une précision sans précédent. Cette découverte majeure apporte la preuve directe que ces explosions sont plus complexes qu'on ne le pensait, avec de multiples éjections de matière et, dans certains cas, des retards considérables dans le processus d'éjection.
L'étude internationale, publiée dans la revue Nature Astronomy, a utilisé une technique de pointe appelée interférométrie au Centre d'astronomie à haute résolution angulaire (CHARA Array) en Californie. Cette approche a permis aux scientifiques de combiner la lumière de plusieurs télescopes, obtenant ainsi la résolution nécessaire pour imager directement ces explosions en évolution rapide.
« Ces images nous offrent une vue rapprochée de la manière dont la matière est éjectée de l'étoile lors de l'explosion », explique Gail Schaefer, directrice du réseau CHARA à l'Université d'État de Géorgie. « La détection de ces événements transitoires exige une grande flexibilité dans l'adaptation de notre programme d'observation nocturne à mesure que de nouvelles cibles potentielles sont découvertes. »
Les novae se produisent lorsqu'un résidu stellaire dense, appelé naine blanche, subit une réaction nucléaire en chaîne après avoir arraché de la matière à une étoile compagne. Jusqu'à récemment, les astronomes ne pouvaient déduire les premières étapes de ces éruptions qu'indirectement, car la matière en expansion apparaissait comme un unique point lumineux non résolu.
Comprendre comment les éjectas sont expulsés et interagissent est crucial pour comprendre la formation des ondes de choc dans les novae, découvertes pour la première fois par le télescope spatial Fermi-LAT (Large Area Telescope) de la NASA. Au cours de ses 15 premières années, Fermi-LAT a détecté l'émission de rayons gamma (GeV) de plus de 20 novae, confirmant ainsi que ces explosions sont des émetteurs galactiques de rayons gamma et soulignant leur potentiel en tant que sources multi-messagers.
Des scientifiques du réseau CHARA de l'Université d'État de Géorgie ont capturé des images de la nova V1674 Herculis, l'une des explosions stellaires les plus rapides jamais enregistrées. Ces images de la nova V1674 Herculis ont été prises 2,2 jours (à gauche) et 3,2 jours (au centre) après l'explosion. Elles révèlent la formation de deux jets de gaz distincts et perpendiculaires, mis en évidence par les flèches vertes. Le panneau de droite présente une illustration artistique de l'explosion. Crédit : Le réseau CHARA
L'histoire de deux novae
L'équipe a imagé deux novae très différentes qui ont explosé en 2021. L'une d'elles, la nova V1674 Herculis, a été parmi les plus rapides jamais enregistrées, atteignant sa luminosité maximale puis diminuant en quelques jours seulement. Les images ont révélé deux jets de gaz distincts et perpendiculaires, preuve que l'explosion a été alimentée par de multiples éjections interagissantes. Étonnamment, ces nouveaux écoulements sont apparus sur les images au moment même où le télescope spatial Fermi de la NASA détectait des rayons gamma de haute énergie, établissant un lien direct entre l'émission, alimentée par les ondes de choc, et la collision des jets de matière.
La seconde nova, Nova V1405 Cassiopeiae, a évolué beaucoup plus lentement. De façon surprenante, elle a conservé ses couches externes pendant plus de 50 jours avant de les éjecter, fournissant ainsi la première preuve tangible d'une expulsion différée. Lorsque la matière a finalement été expulsée, de nouvelles ondes de choc se sont déclenchées, produisant à nouveau des rayons gamma observés par Fermi.
Les novae se produisent lorsqu'un résidu stellaire dense, appelé naine blanche, subit une réaction nucléaire incontrôlée après avoir arraché de la matière à une étoile compagne. Jusqu'à récemment, les astronomes ne pouvaient déduire les premières étapes de ces éruptions qu'indirectement, car la matière en expansion apparaissait comme un unique point lumineux non résolu.
Comprendre comment les éjectas sont expulsés et interagissent est crucial pour comprendre la formation des ondes de choc dans les novae, découvertes initialement par le télescope spatial Fermi-LAT (Large Area Telescope) de la NASA. Au cours de ses 15 premières années, Fermi-LAT a détecté l'émission de rayons gamma de plus de 20 novae, confirmant ainsi que ces explosions sont des émetteurs galactiques de rayons gamma et soulignant leur potentiel en tant que sources multi-messagers.
Des scientifiques du réseau CHARA de l'Université d'État de Géorgie ont capturé des images de Nova V1674 Herculis, l'une des explosions stellaires les plus rapides jamais enregistrées. Images de Nova V1674 Herculis obtenues 2,2 jours (à gauche) et 3,2 jours (au centre) après l'explosion. Ces images révèlent la formation de deux jets de gaz distincts et perpendiculaires, mis en évidence par les flèches vertes. Le panneau de droite présente une illustration artistique de l'explosion. Crédit : CHARA Array
L'histoire de deux novae
L'équipe a imagé deux novae très différentes qui ont explosé en 2021. L'une d'elles, Nova V1674 Herculis, a été parmi les plus rapides jamais enregistrées, atteignant sa luminosité initiale puis diminuant en quelques jours seulement. Les images ont révélé deux jets de gaz distincts et perpendiculaires, preuve que l'explosion a été alimentée par de multiples éjections interagissantes. Fait remarquable, ces jets naissants sont apparus sur les images au moment même où le télescope spatial Fermi de la NASA détectait des rayons gamma de haute énergie, reliant directement l'émission alimentée par l'onde de choc à la collision des jets.
La seconde, Nova V1405 Cassiopeiae, a évolué beaucoup plus lentement. Étonnamment, l'étoile a conservé ses couches externes pendant plus de 50 jours avant de les éjecter, apportant ainsi la première preuve tangible d'une expulsion différée. L'éjection de la matière a déclenché de nouvelles ondes de choc, produisant à nouveau des rayons gamma détectés par le télescope spatial Fermi de la NASA.
« Ces observations nous permettent d'assister en temps réel à une explosion stellaire, un phénomène très complexe et longtemps considéré comme extrêmement difficile à observer », explique Elias Aydi, auteur principal de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à l'Université Texas Tech. « Au lieu d'observer un simple éclair de lumière, nous découvrons désormais toute la complexité de ces explosions. C'est comme passer d'une photo en noir et blanc granuleuse à une vidéo haute définition. »
Le réseau CHARA est situé à l'observatoire du Mont Wilson, dans les monts San Gabriel, en Californie du Sud. Ses six télescopes sont disposés le long de trois bras. La lumière de chaque télescope est acheminée par des tubes à vide jusqu'au laboratoire central de combinaison des faisceaux. Crédit : Georgia State University/The CHARA
Courriel
Révéler des structures cachées
La capacité à résoudre des détails aussi fins est rendue possible par l'interférométrie, la même technique qui a permis d'imager le trou noir au centre de notre galaxie. Ces images nettes ont été complétées par les spectres d'observatoires majeurs tels que Gemini, qui ont suivi l'évolution des signatures spectrales du gaz éjecté. L'apparition de nouvelles caractéristiques dans les spectres a coïncidé avec les structures révélées par les images interférométriques, confirmant ainsi de manière précise la façon dont les flux se formaient et entraient en collision.
« Il s'agit d'un progrès extraordinaire », a déclaré John Monnier, professeur d'astronomie à l'Université du Michigan, co-auteur de l'étude et expert en imagerie interférométrique. « Le fait de pouvoir désormais observer l'explosion d'étoiles et d'observer immédiatement la structure de la matière éjectée dans l'espace est remarquable. Cela ouvre une nouvelle fenêtre sur certains des événements les plus spectaculaires de l'univers. »
Implications pour la physique stellaire
Ces résultats révèlent non seulement une complexité insoupçonnée des novae, mais contribuent également à expliquer leurs puissantes ondes de choc, connues pour produire des rayonnements de haute énergie tels que les rayons gamma. Le télescope Fermi de la NASA a joué un rôle clé dans la découverte de ce lien, établissant les novae comme des laboratoires naturels pour l'étude de la physique des chocs et de l'accélération des particules.
Les cercles délimitent les coupoles des six télescopes du réseau CHARA, situés à l'observatoire historique du Mont Wilson. Crédit : Georgia State University/The CHARA Array
« Les novae sont bien plus que de simples feux d'artifice dans notre galaxie : ce sont des laboratoires pour la physique extrême », explique la professeure Laura Chomiuk, co-auteure de l'étude et chercheuse à l'Université d'État du Michigan, spécialiste des explosions stellaires. « En observant comment et quand la matière est éjectée, nous pouvons enfin relier les réactions nucléaires à la surface de l'étoile, la géométrie de la matière éjectée et le rayonnement de haute énergie que nous détectons depuis l'espace. »
Ces découvertes remettent en question l'idée longtemps admise que les éruptions de novae sont des événements uniques et impulsifs. Au lieu de cela, ils mettent en évidence une variété de voies d'éjection, notamment de multiples écoulements et une libération différée de l'enveloppe, ce qui redéfinit notre compréhension de ces explosions cosmiques.
« Ce n'est que le début », a déclaré Aydi. « Grâce à davantage d'observations de ce type, nous pourrons enfin commencer à répondre aux grandes questions sur la vie, la mort et l'influence des étoiles sur leur environnement. Les novae, autrefois considérées comme de simples explosions, se révèlent bien plus complexes et fascinantes que nous ne l'imaginions. »
XXXXXXXXXX
RESUME
Des images rapprochées montrent comment les étoiles explosent en temps réel.
L'imagerie interférométrique à haute résolution de deux novae récentes révèle que ces explosions stellaires impliquent de multiples éjections complexes et, dans certains cas, des délais importants dans l'éjection de matière. Les observations établissent un lien direct entre l'émission de rayons gamma alimentée par les ondes de choc et la collision des éjectas, remettant en question la conception des novae comme des événements simples et monophasés et apportant de nouvelles perspectives sur la formation des ondes de choc et l'accélération des particules.
XXXXXXXXXXX
COMMENTAIRES
Cet article rassermble beaucoup d observations et je dois d 'abord penser aux élèves !
Alors et tout d abord rappelons la différence entre une nova et une supernova :I y a différence é norme de taille ...Dans cet article ce côté grandiose est dû au fait que le phénomène de supernova affecte en presque totalité des étoiles de grande masse, alors que le phénomène de la nova ne concerne que des quantités de matière pratiquement négligeables par rapport à celles qui sont éjectées lors de l'explosion d'une supernova.
Plus précisément
une supernova est l'explosion colossale d'une étoile. Les scientifiques ont identifié plusieurs types de supernovas. L'un d'eux, appelé supernova à « effondrement de cœur », se produit lors de la dernière phase de la vie d'étoiles massives, au moins huit fois plus grandes que notre Soleil. En brûlant le carburant de leur cœur, ces étoiles produisent de la chaleur.
2/A quelle fréquence une étoile explose-t-elle dans notre galaxie ?
De nombreuses supernovae se produisent lorsque des étoiles massives épuisent leur combustible, s’effondrent rapidement sous leur propre poids, puis explosent à cause des puissantes ondes de choc qui jaillissent de leur intérieur. Ces supernovae se produisent environ une fois tous les 50 ans dans notre galaxie, la Voie lactée.
3/Et c 'est unevraie chance de pouvoir suivre optiquement et meme
spectralement
la cinétique de ce phénomène ....et en comprendre les phases .
XXXXXXXXXX
More information: Elias Aydi et al, Multiple outflows and delayed ejections revealed by early imaging of novae, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02725-1
Journal information: Nature Astronomy
Provided by Georgia State University
