Des astronomes ont suivi l'agonie des derniers jours d'une étoile jusqu'à son explosion en supernova

Dans la célèbre série « Il était une fois l’espace » d'Albert Barillé, l'Humanité du XXXI^e siècle a la chance d'assister aux transformations d'une étoile instable juste avant qu'elle n'explose en supernova pour la première fois de son histoire, un événement qui, en plus, ne se produit statistiquement dans la Voie lactée qu’une fois par siècle environ.

La réalité vient de rattraper en partie la fiction déjà au XXI^e siècle, comme le montre un article publié dans The Astrophysical Journal, en accès libre déposé sur arXiv, et provenant d'une équipe d'astronomesastronomes menée par des chercheurs de l'Université Northwestern et de l'Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley).

Tout avait commencé à l'été 2020 avec la détection d'une étoile particulièrement brillante à l'aide Pan-Starrs (acronyme de Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System, « Télescope de relevé panoramique et système de réponse rapide »), un programme de relevé astronomique dont l'objectif est d'effectuer de l'astrométrie et de la photométrie pour des événements transitoires d'une grande partie du ciel, quasiment en continu avec un télescope situé au sommet du Haleakalā, à Hawaï.

Une supergéante rouge de 10 masses solaires

L'étude de l'étoile a montré qu'elle contenait 10 masses solaires et qu'elle était située dans la galaxie NGCNGC 5731 à environ 120 millions d'années-lumièreannées-lumière de la Voie lactéeVoie lactée. En phase de supergéantesupergéante rouge, elle a donc été surveillée pendant 130 jours dans le cadre de la Young Supernova Experiment (YSE) menée avec Pan-Starrs. L'étoile est finalement devenue une supernova de type SNSN II au bout de cette période et elle a alors été observée aussi avec les instruments du W. M. KeckKeck Observatory sur le Maunakea, également à Hawaï.

L'importance de la découverte se lit à travers les déclarations de Wynn Jacobson-Galán, chercheur diplômé de la NSF à l'UC Berkeley et auteur principal de l'article dans The Astrophysical Journal : « Il s'agit d'une percée dans notre compréhension de ce que font les étoiles massives quelques instants avant de mourir. La détection directe de l'activité pré-supernova dans une étoile supergéanteétoile supergéante rouge n'a jamais été observée auparavant dans une supernova ordinaire de type II. Pour la première fois, nous avons vu une étoile supergéante rouge exploser ! »

Selon le communiqué du W. M. Keck Observatory au sujet de la supernova qui a été baptisée SN 2020tlf, les mesures effectuées sont un défi à nos précédentes idées sur la façon dont les étoiles supergéantes rouges évoluent juste avant d'exploser. Toutes les observations précédentes ne montraient pas de signes avant-coureurs, c'est-à-dire de changements importants dans l'activité des étoiles génitrices des SN II qui pouvaient conduire à penser que l'explosion thermonucléaire était imminente. Les étoiles étaient calmes, sans analogues des fortes éruptions solaireséruptions solaires.

Mais le cas de SN 2020tlf, à moins que nous n'ayons eu la chance d'observer son étoile vraiment dans les derniers instants précédant l'explosion, laisse penser qu'au moins certaines étoiles massives doivent voir leur équilibre convectif sérieusement altérer peu de temps avant la catastrophe stellaire. En effet, les données de Pan-Starrs montraient déjà de fortes éjections de plasma par l'étoile génitrice et peu de temps après l'explosion le Keck montrait également la présence d'un environnement circumstellaire dense autour de l'explosion en cours, confirmant l'éjection massive de matièrematière auparavant.

« Détecter plus d'événements comme SN 2020tlf aura un impact considérable sur la façon dont nous définissons les derniers mois de l'évolution stellaire, unissant les observateurs et les théoriciens dans la quête pour résoudre le mystère sur la façon dont les étoiles massives passent les derniers instants de leur vie », conclut Jacobson-Galán.

L'étude de SN 2020tlf rejoint celle d'une autre supernova étudiée avec Hubble.