SN 2018bsz: significant dust formation in a nearby superluminous supernova
Cet article présente des preuves que la supernova superlumineuse proche SN 2018bsz a formé une quantité significative de nouvelle poussière au sein de ses éjectas, faisant d'elle la première SLSN à montrer une telle activité et suggérant que ces événements pourraient être des contributeurs majeurs à la production de poussière dans l'Univers primordial.
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Imaginez l'univers comme un immense chantier de construction poussiéreux. Pendant longtemps, les astronomes ont pensé que la seule façon de construire la poussière cosmique qui compose les planètes, les étoiles et même nous-mêmes était d'attendre que de vieilles étoiles mourantes la recrachent doucement, comme un soupir. Mais il y a un problème : les toutes premières galaxies de l'univers étaient déjà pleines de poussière alors qu'elles n'étaient encore que des bébés, et ces vieilles étoiles n'avaient pas eu assez de temps pour tout fabriquer. Les scientifiques ont donc commencé à chercher des « usines à poussière cosmique » capables de travailler vite et fort. Entrez en scène, les supernovae : les explosions spectaculaires et violentes d'étoiles massives. Ce sont les équipes de construction lourde de l'univers, capables de produire de la poussière en un clin d'œil. Mais il y a un piège. Si nous avons vu des supernovae normales produire de la poussière, les plus massives et les plus brillantes de toutes — appelées Supernovae Superlumineuses (SLSNe) — sont restées un mystère. Produisent-elles aussi de la poussière, ou ne font-elles que tout éparpiller ?
Cet article étudie une explosion cosmique spécifique et proche, appelée SN 2018bsz. Considérez cet événement comme une supernova « super brillante », environ 10 à 100 fois plus brillante que les explosions stellaires standards que nous voyons habituellement. L'équipe d'astronomes voulait savoir ce qui est arrivé à cette étoile après son explosion. Est-elle simplement disparue dans le néant, ou a-t-elle commencé à construire quelque chose de nouveau ? En observant comment la lumière de l'explosion changeait au fil du temps — en cherchant spéciflement un passage de la lumière visible à la chaleur infrarouge invisible — ils ont pu regarder derrière le rideau et voir si de la poussière se formait dans le champ de débris.
L'histoire de SN 2018bsz est le récit d'une étoile qui a refusé de s'éteindre silencieusement. Pendant les premiers mois suivant son explosion, la supernova était brillante et chaude, brillant en lumière visible comme un phare éclatant. Mais ensuite, quelque chose d'étrange s'est produit. Environ 230 jours après le pic, la lumière visible a complètement disparu. Si vous l'aviez regardée avec vos yeux ou un télescope standard, elle était partie. Cependant, lorsque les astronomes ont pointé leurs caméras à « vision thermique » infrarouge vers le même endroit, ils n'ont pas vu le vide ; ils ont vu une source de chaleur massive et incandescente. C'était comme si le phare avait éteint son ampoule blanche, mais que le filament de l'ampoule s'était soudainement transformé en une braise rougeoyante, incroyablement chaude et brillante dans l'obscurité.
L'équipe a dû comprendre pourquoi cette chaleur était présente. Ils ont envisagé plusieurs possibilités, comme un jeu de « patate chaude » cosmique. Une idée était que la lumière de l'explosion frappait un nuage de poussière préexistant à proximité (comme un projecteur frappant un banc de brouillard), le chauffant et le faisant briller. C'est ce qu'on appelle un « écho de lumière ». Une autre idée était que l'explosion avait percuté une couche de gaz laissée derrière l'étoile, créant une onde de choc qui chauffait la poussière déjà présente là. Cependant, lorsque les astronomes ont fait tourner les chiffres et simulé ces scénarios, ils ont constaté que les calculs ne correspondaient pas. Si la poussière était simplement assise là, attendant d'être éclairée, la lueur aurait faibli beaucoup plus lentement, ou la lumière visible aurait été bloquée différemment. Les modèles ne pouvaient tout simplement pas correspondre à ce qu'ils observaient.
La seule explication qui correspondait parfaitement aux données était que la poussière n'était pas simplement assise là à attendre ; elle était en train d'être fabriquée sur le moment même. Les auteurs suggèrent qu'à mesure que les débris de l'étoile s'étendaient et se refroidissaient, ils commençaient à se condenser en de nouveaux grains de poussière frais, spécifiquement faits de carbone. C'est comme regarder un nuage de vapeur se transformer soudainement en flocons de neige juste devant vos yeux. L'équipe a calculé qu'au 230e jour après l'explosion, cette nouvelle poussière pesait environ 0,0005 fois la masse de notre Soleil. Mais le spectacle ne s'est pas arrêté là. Au cours des centaines de jours suivants, la poussière a continué de se former, atteignant une masse énorme de 0,01 masse solaire au jour 535. C'est une quantité énorme de poussière pour une seule étoile à créer en si peu de temps — environ dix fois plus que ce que les supernovae normales produisent habituellement au même stade.
Cette découverte est capitale car elle suggère que ces explosions rares et super brillantes pourraient être des contributeurs majeurs à la présence de poussière dans l'univers primitif. Puisque ces événements se produisent dans de petites galaxies jeunes qui ressemblent aux premières galaxies jamais formées, ils pourraient être la raison pour laquelle le cosmos primitif était si poussiéreux. SN 2018bsz est la première fois que nous observons ce type de formation de poussière dans une supernova superlumineuse, prouvant que ces géants cosmiques ne sont pas seulement des feux d'artifice spectaculaires, mais aussi de puissantes usines construisant les matières premières de futurs mondes.
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