Les astronomes, aussi bien ceux qui utilisent des instruments sur Terre que d'autres dans l'espace, disposent depuis des décennies de strates de connaissances qui se déposent dans les mémoires électroniques de la noosphère en attendant d'être analysées avec des moyens et des concepts nouveaux, alors que la noosphère elle-même évolue et se complexifie.

Plusieurs communiqués, dont un de l'Université Columbia aux États-Unis, font état d'une découverte faite en utilisant des données de la mission Wide-field Infrared Survey Explorer (en français « Explorateur à grand champ pour l'étude dans l'infrarouge »), ou plus exactement son avatar final Neowise. Elle concerne un événement qui n'avait pas échappé au regard infrarouge du satellite et qui est survenu en 2014 dans la galaxie d'Andromède.

Il s'est avéré après coup qu'une étoile massive en phase  supergéante géante rouge, et dont le spectre témoignait d'un appauvrissement en hydrogène, a brillé plus intensément pendant environ trois ans avant de s'estomper brutalement et de disparaître, ne laissant derrière elle qu'une enveloppe de poussière. Rappelons que la galaxie d'Andromède est aussi appelée M31 dans le fameux catalogue de nébuleuses dressé pour éviter des confusions entre ces nébuleuses et des nouvelles comètes par l'astronome français Charles Messier (1730-1817).

Qu'est-ce qui avait bien pu arriver à l'étoile portant le nom de M31-2014-DS1 suite aux observations de Neowise ? Une équipe de chercheurs pense qu'il lui est probablement arrivé la même chose qu'à une autre étoile qui a été sur le devant de la scène médiatique en 2017, en relation avec des observations du télescope Hubble cette fois-ci.

Une présentation de Wise à ses débuts. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa

Deux disparitions d'étoiles mystérieuses ?

Comme Futura l'expliquait dans un précédent article, il s'agissait encore d'une supergéante rouge nommée N6946-BH1 et observée à 22 millions d'années-lumière de la Voie lactée dans la galaxie NGC 6946. Les observations et la théorie de la structure stellaire nous ont appris qu'elle devait contenir 25 masses solaires et qu'un pic de luminosité nous était apparu en 2009, rendant N6946-BH1 environ un million de fois plus brillante que le Soleil pendant quelques mois, pic qui avait aussi été suivi d'une disparition de l'étoile dans le visible.

M31-2014-DS1 devait initialement avoir une masse de 13 masses solaires, mais sa phase en supergéante rouge s'accompagnant d'instabilité avec des éjections de matière, elle ne devait plus en contenir que 5... avant sa mort.

En effet, l'étoile M31-2014-DS1 est bel et bien morte il y a plus de 2 millions d'années dans la galaxie d'Andromède, au moment où elle est devenue invisible selon une équipe de recherche dirigée par Kishalay De, professeur d'astronomie à l'université Columbia, et qui explique qu'elle s'est en fait transformée de façon un peu exotique en trou noir dans un article publié dans le célèbre journal Science, mais dont une version en accès libre se trouve sur arXiv.

Voici le scénario avancé pour rendre compte aussi bien de la disparition de M31-2014-DS1 que de N6946-BH1.

Une présentation de la supernova ratée N6946-BH1. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard

Quand une étoile est plus massive initialement que 8 à 10 masses solaires, elle ne finira pas sa vie tranquillement en naine blanche, qui se transformera même en un gigantesque cristal. Elle finira pas s'effondrer gravitationnellement en donnant une supernova de type SN II, laissant comme cadavre stellaire une étoile à neutrons ou un trou noir stellaire si l'étoile était assez massive.

Un effondrement gravitationnel exotique ?

Mais ça, c'est le scénario standard pour la formation d'une étoile à neutron ou d'un trou noir stellaire, scénario déjà esquissé à la fin des années 1930 par Robert Oppenheimer et ses élèves. Depuis, les astrophysiciens ont déterminé que, parfois, l'effondrement stellaire qui se produit lorsque les réactions thermonucléaires se sont arrêtées de produire un flux de rayonnement (dont la pression radiative s'oppose à la pression de la gravitation), cet effondrement stellaire saute l'étape supernova et donne très rapidement et directement un trou noir !

Comme l'explique le communiqué de l'université Columbia, c'est un événement que les astronomes anticipaient depuis des décennies, mais pour lequel ils ne disposaient que de peu de preuves observationnelles convaincantes.

Kishalay De y déclare : « C'est probablement la découverte la plus surprenante de ma vie... La preuve de la disparition de l'étoile se trouvait dans des données d'archives publiques et personne ne l'a remarquée pendant des années, jusqu'à ce que nous la découvrions... On a longtemps supposé que les étoiles de cette masse explosaient toujours en supernovae. Le fait que cela ne se soit pas produit suggère que des étoiles de masse similaire peuvent ou non exploser, probablement en raison des interactions chaotiques entre la gravité, la pression des gaz et les puissantes ondes de choc à l'intérieur de l'étoile mourante. » 

Il ajoute : « C'est stupéfiant de savoir qu'une étoile massive a tout simplement disparu (et est morte) sans explosion et que personne ne l'a remarquée pendant plus de cinq ans... Cela a un impact considérable sur notre compréhension du nombre de morts d'étoiles massives dans l'Univers. Cela signifie que ces phénomènes peuvent se produire discrètement et passer inaperçus. »

Par définition, une telle formation d'un trou noir étant peu lumineuse, elle est difficile à mettre en évidence. Mais, dès les années 1970, les astrophysiciens avaient trouvé une parade, une signature bien particulière dans l'infrarouge sous la forme du rayonnement associé à un dernier spasme de la supergéante la conduisant à éjecter des couches externes de matière qui en se refroidissant ont donné une coquille de poussière, laquelle coquille encore chaude brille dans l'infrarouge.

En fait, c'est parce que cette signature était connue depuis longtemps que Kishalay De et ses collègues se sont finalement rendu compte qu'on pouvait la chercher dans les données de Neowise, ce qui nécessitait tout de même de scanner notre Galaxie et la Voie lactée dans ses données à la recherche d'étoiles massives.

Des explications détaillées de Kishalay De. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Kavli Institute for Theoretical Physics