Optical observations on the young Type Ia SN 2021fxy with detached high velocity features
Cet article présente les premières observations optiques de la jeune supernova de type Ia SN 2021fxy, révélant d'importantes composantes à haute vitesse détachées d'éléments de masse intermédiaire dont l'évolution de vitesse unique suggère qu'elles proviennent de structures d'éjectas intrinsèques partiellement découplées du matériau extérieur global, offrant ainsi de nouvelles contraintes sur la physique de l'explosion des SN Ia.
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Imaginez l'univers comme un immense ballon en expansion. Pour mesurer la vitesse à laquelle il s'étire et la distance à laquelle se trouvent les objets, les astronomes ont besoin d'une « règle » fiable. Pendant des décennies, ils ont utilisé un type particulier d'étoile explosante appelée supernova de type Ia comme cette règle. Considérez ces étoiles comme des ampoules cosmiques qui brillent toutes avec presque la même intensité. Comme nous savons quelle luminosité elles devraient avoir, nous pouvons déterminer à quelle distance elles se trouvent simplement en observant à quel point elles nous paraissent faibles. Cette découverte nous a permis de réaliser que l'univers ne fait pas que s'étendre ; il accélère, poussé par une force mystérieuse appelée énergie noire. Mais pour utiliser parfaitement ces ampoules cosmiques, nous devons comprendre exactement comment elles explosent. Parfois, l'explosion laisse derrière elle des débris étranges et à haute vitesse qui ne correspondent pas tout à fait au modèle standard, et comprendre pourquoi revient à essayer de résoudre un puzzle où quelques pièces semblent provenir d'une boîte différente.
Ce document est une histoire de détective concernant une ampoule cosmique spécifique nommée SN 2021fxy, qui a fait « boum » dans une galaxie appelée NGC 5018. Une équipe d'astronomes, dirigée par Liping Li, a observé cette explosion de très près dès qu'elle s'est produite, en utilisant de puissants télescopes en Chine pour prendre des photos et des spectres (qui sont comme des empreintes digitales de la lumière) sur plusieurs mois. Ils s'intéressaient particulièrement à certains nuages de gaz se déplaçant très rapidement, appelés « caractéristiques à haute vélocité » (HVF), qui sont apparus dans les premiers jours de l'explosion. Ces nuages étaient composés d'éléments comme le silicium et le calcium, mais ils s'éloignaient beaucoup plus vite que le reste des débris de l'étoile, presque comme s'ils étaient détachés de l'explosion principale.
L'équipe a découvert que SN 2021fxy était une explosion assez normale et brillante, atteignant une luminosité maximale de -19,36 dans la partie bleue du spectre. Elle a créé environ 0,58 fois la masse de notre Soleil en nickel radioactif, ce qui a alimenté la lumière. Cependant, le véritable mystère résidait dans la vitesse du gaz. Le corps principal de l'explosion a ralenti à un rythme prévisible, comme une voiture qui ralentit pour s'arrêter. Mais les nuages de silicium à haute vitesse et détachés ? Ils étaient têtus. Au lieu de ralentir rapidement, ils ont maintenu une vitesse presque constante pendant environ dix jours, suivant une trajectoire très peu inclinée qui ne correspondait pas aux règles standards de la façon dont une explosion se développe habituellement.
Les auteurs suggèrent que ces nuages rapides ne sont pas de simples morceaux de gaz aléatoires ; ils sont probablement des structures distinctes, comme des amas ou des coquilles, qui se sont formés à l'intérieur de l'étoile avant qu'elle n'explose et qui ont été lancés séparément de la masse principale des débris. Ils rejettent l'idée que ces nuages aient été causés par l'explosion percutant un nuage de gaz entourant l'étoile (matière circumstellaire), car les nuages ont duré trop longtemps et se sont comportés de manière trop différente pour que ce soit le cas. Au lieu de cela, l'article suggère que ces caractéristiques pourraient être la preuve d'un mélange complexe à l'intérieur de l'étoile ou d'un type spécifique d'explosion où une couche d'hélium détonne en premier. Bien qu'ils ne puissent pas affirmer avec certitude quel modèle d'explosion est le vainqueur, ils montrent que ces nuages à haute vitesse sont un indice commun et important. En les étudiant, nous pourrons peut-être enfin comprendre les subtiles différences dans la façon dont ces ampoules cosmiques sont construites, ce qui aidera à rendre nos règles cosmiques encore plus précises.
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