Quand une naine blanche (le cadavre dense et compact d’une étoile en fin de vie) siphonne trop de matière à son étoile compagne, comme cela se produit dans de nombreux systèmes binaires de notre galaxie, une réaction thermonucléaire en chaîne se déclenche et la pulvérise intégralement. C’est ce qu’on appelle une supernova de type Ia, l’un des événements les plus cataclysmiques de l’Univers, à coté desquelles nos bombes nucléaires modernes passeraient pour des claque-doigts. Toutefois, dans de très rares cas, la déflagration est trop faible pour détruire complètement la naine blanche, et il en subsiste un vestige mutilé : une « étoile zombie ».
Ces explosions sont appelées supernovas de type Iax, et nous n’en avions jamais identifié les restes dans la Voie lactée avant que Pa 30, un rémanent de supernova situé à environ 7 500 années-lumière de la Terre, ne soit relié en 2021 à l’étoile observée par les astronomes médiévaux en 1181.
Dans une étude publiée le 6 octobre dans la revue The Astrophysical Journal, une équipe internationale codirigée par Tim Cunningham, du Centre d’astrophysique de Harvard, et Ilaria Caiazzo, de l’Institut des sciences et technologies d’Autriche (ISTA), en a livré l’image la plus détaillée à ce jour grâce à la puissance du télescope Gemini North, installé au sommet du Maunakea à Hawaï.
Une relique galactique d’une valeur inestimable pour sonder la Voie lactée
Pa 30 se distingue clairement des autres rémanents de supernovas par sa forme, pour le moins originale. D’ordinaire, ces explosions laissent derrière elles d’immenses coquilles, comme Cassiopeia A ou des enchevêtrements de filaments désordonnés. Comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessous, Pa 30 ressemble à une fleur ; à un pissenlit même.
Ses filaments de gaz partent de son centre et irradient dans toutes les directions, et les nouvelles images prises par le spectrographe GMOS de Gemini North ont révélé, le long de ces filaments, : des nœuds de matière régulièrement espacés, semblables à des perles enfilées sur un collier. Leur taille est colossale : chacun d’entre eux pourrait contenir dix fois l’orbite de Neptune. « On pourrait faire tenir toute la région planétaire de notre Système solaire une dizaine de fois dans chacun de ces nœuds, et il resterait encore de la place », précise Caiazzo.
Le plus étrange, c’est que l’étoile zombie issue de l’explosion de 1181 n’a pratiquement pas bougé en 845 ans ; elle trône encore presque pile au centre du rémanent, ce qui est complètement anormal selon nos modèles astrophysiques. Lors d’une supernova, l’énergie libérée par l’explosion est tellement intense qu’elle expulse l’étoile morte de son point d’origine. « Lors d’une explosion, la quantité de mouvement se conserve. Si l’explosion était parfaitement symétrique, les éjections de matière devraient l’être aussi, de sorte que l’étoile survivante ne devrait subir aucun choc significatif. Nous sommes parvenus à fixer une limite supérieure très précise à la vitesse d’éjection transversale de l’étoile rémanente, prouvant qu’elle était particulièrement faible. En réalité, l’étoile paraît quasiment immobile », souligne Caiazzo.
Pa 30 est donc un cas d’école, premièrement car c’est le seul rémanent de supernova de type Iax identifié dans notre galaxie, deuxièmement, parce que son étoile résiduelle est restée quasiment immobile. Deux raisons pour lesquelles l’équipe compte l’utiliser comme modèle d’observation. « À terme, nous prévoyons de nous appuyer sur les propriétés si particulières de Pa 30 pour traquer des objets similaires dans la Voie lactée et les galaxies environnantes », explique Caiazzo. Selon la chercheuse il est probable que d’autres vestiges de ce type se cachent encore dans notre galaxie, puisque les archives historiques consignant les explosions stellaires ne remontent qu’à environ un millénaire, une durée ridiculement courte comparativement à l’âge de la Voie lactée. Dans notre galaxie, on estime qu’entre deux et cinq supernovas se produisent par siècle ; statistiquement, un nombre considérable de supernovas de type Iax (qui représenteraient entre 5 et 30 % de la sous-catégorie des supernovas de type Ia) ont pu ainsi se former sans qu’elles ne soient repérées.