James Webb repère une étoile à neutrons cachée dans l’épave d’une supernova

Illustration artistique : ESO/L. Calçada

Grâce au télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont résolu un mystère céleste vieux de près de quatre décennies en découvrant une étoile à neutrons cachée au cœur de la supernova 1987A, située à environ 170 000 années-lumière dans le Grand Nuage de Magellan.

Des boules de neutrons compactes

Les étoiles à neutrons sont des objets qui naissent à la suite de l’effondrement gravitationnel d’une étoile massive, généralement après qu’elle a épuisé son combustible nucléaire. Au fur et à mesure que le cœur s’effondre, les conditions extrêmes de pression et de densité amènent les électrons à se presser contre les protons, les transformant alors en neutrons par le biais de réactions nucléaires.

À ce stade, la matière de l’étoile est comprimée et atteint une densité extraordinairement élevée. Imaginez une masse comparable à celle du Soleil, mais comprimée dans une sphère d’environ vingt kilomètres de diamètre.

Mystère résolu grâce au Télescope James Webb

La supernova 1987A est justement le résultat de l’explosion d’une étoile massive, environ huit à dix fois plus massive que le Soleil. Découverte il y a 37 ans, cette explosion survenue il y a environ 160 000 ans dans le Grand nuage de Magellan, une petite galaxie satellite de la Voie lactée, a été la supernova la plus proche et la plus brillante observée depuis environ 400 ans. Et pour rappel, ces événements jouent un rôle crucial dans la dispersion d’éléments tels que le carbone, l’oxygène, le silicium et le fer dans l’Univers, formant ainsi les bases des futures étoiles, des planètes et peut-être même de la vie.

L’objet situé au cœur de la supernova 1987A était suspecté d’être une étoile à neutrons, bien que la possibilité d’un trou noir n’ait pas été exclue. La difficulté de détecter cette étoile à neutrons résidait dans l’épaisse couche de gaz et de poussière éjectée lors de l’explosion initiale. Cela agissait alors comme un écran radio.

La découverte a été rendue possible grâce à l’utilisation de l’instrument infrarouge sensible du télescope James Webb, capable de pénétrer la poussière. Les émissions d’argon et de soufre ionisés provenant du centre de la supernova ont en effet fourni la preuve de la présence d’une étoile à neutrons. Cette ionisation aurait été causée par le rayonnement émis par cette dernière.

supernova SN 1987A étoile à neutrons
Le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA a observé la meilleure preuve à ce jour de l’émission d’une étoile à neutrons sur le site d’une supernova bien connue et récemment observée. Crédits : NASA, ESA, CSA

Une étoile à neutrons dont la nature reste indéterminée

L’équipe a déterminé que cet objet était environ dix fois moins lumineux que le Soleil. Cependant, des mystères subsistent quant à sa nature précise. Les chercheurs avancent deux idées possibles. La première est que cette étoile à neutrons pourrait être un noyau dense appelé pulsar qui éjecte des particules dans toutes les directions. Autour de ce pulsar, imaginez alors une sorte de nuage appelé nébuleuse de vent pulsar. La deuxième idée est que cette étoile à neutrons pourrait être simplement plus classique, dénuée de tout artifice autour d’elle.

Des observations supplémentaires avec le télescope pourraient permettre de résoudre ces interrogations et d’identifier lequel de ces deux scénarios est le plus plausible.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Science.