Chandra surprend des rémanents de supernova qui « refusent de mourir »
Le sort d’une supernova est en principe écrit : après l’explosion, il ne reste qu’un nuage de gaz brûlant qui refroidit lentement, sur des milliers d’années. C’est pourquoi les astronomes ne s’attendaient à rien de spectaculaire en pointant l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA vers la galaxie voisine Messier 83. Ils y ont pourtant trouvé une population de rémanents de supernova dont l’éclat en X change de façon spectaculaire — un résultat totalement inattendu, présenté au congrès de l’American Astronomical Society à Pasadena et publié dans The Astrophysical Journal.
Une variabilité inattendue dans M83
Située à environ 15 millions d’années-lumière de la Terre, M83 forme des étoiles à un rythme soutenu. L’équipe a analysé 14 années d’observations de Chandra, de 2000 à 2014, pour scruter ses rémanents de supernova.
La surprise vient de là : sur les 22 sources X identifiées comme rémanents de supernova dans l’échantillon, environ la moitié ont montré des variations de brillance sur la période. Or on attend d’un rémanent âgé de plus d’un siècle qu’il pâlisse progressivement — pas qu’il fluctue. « Découvrir qu’autant de rémanents de supernova se comportaient ainsi a été une vraie surprise », résume Andrea Prestwich (Catholic University of America), qui a dirigé l’étude.
Un seul des 22 objets a une explication simple : SN 1957D, débris d’une supernova observée il y a près de 70 ans, percute la matière environnante et produit des sursauts de rayons X. Mais rien n’indique que les 21 autres se soient tous formés au cours du dernier siècle. Autre chose est à l’œuvre.
Des étoiles qui ont survécu à la mort de leur compagne
L’explication la plus probable : l’équipe aurait mis au jour une population de survivantes stellaires, des étoiles qui ont traversé la destruction de leur compagne en supernova. Le scénario commence avec un couple d’étoiles massives en orbite l’une autour de l’autre. La plus massive s’effondre et explose, laissant derrière elle un trou noir ou une étoile à neutrons ultra-dense. Sa compagne, elle, survit.
« Il se peut que cette galaxie abrite une collection de rémanents où une étoile massive survit à la supernova et se retrouve en orbite avec un trou noir ou une étoile à neutrons », avance Michael McCollough, co-auteur au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. L’objet compact arrache alors de la matière à la surface de l’étoile survivante ; ce gaz, surchauffé par l’intense gravité, émet les rayons X que capte Chandra.
Ces systèmes portent un nom : les binaires X de grande masse (HMXB), parmi les sources X les plus variables de l’Univers. On les connaît depuis des décennies, mais leur lien avec des rémanents de supernova est ici l’élément nouveau : jusqu’à présent, seule une poignée de rémanents associés à des HMXB avaient été repérés dans l’ensemble des galaxies observées. En trouver plus de 20 candidats sérieux dans une seule galaxie est du jamais-vu. Les rémanents variables se situent d’ailleurs dans des zones plus riches en étoiles massives, ce qui renforce l’hypothèse.
Recyclage cosmique : une seconde piste
Une autre explication reste sur la table. Plutôt que de prélever la matière d’une étoile compagne, le trou noir ou l’étoile à neutrons pourrait récupérer une partie de la matière projetée par l’explosion d’origine. « Ce pourrait être un exemple de recyclage cosmique, où les débris de l’explosion retombent sur l’objet même que la supernova a créé », explique Roy Kilgard (Wesleyan University). Les deux mécanismes pourraient d’ailleurs coexister, des sources différentes ayant des origines différentes.
Un phénomène qui dépasse M83
Ce comportement n’est pas propre à M83. Une étude de suivi menée sur la galaxie voisine M51, en formation stellaire elle aussi, par Zoe Hoiland (Vassar College) et Roy Kilgard, a mis au jour une population comparable de sources X variables liées à des rémanents de supernova. De quoi suggérer que ces systèmes pourraient être une signature des galaxies traversées par une intense flambée de formation d’étoiles — transformant nos « cimetières stellaires » supposés tranquilles en objets bien plus vivants qu’on ne le pensait.
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