Une étoile massive a disparu sans laisser de trace

Une étoile exceptionnellement brillante dans une galaxie voisine a disparu, dans un mystère aux proportions cosmiques.

Un objet à l’intérieur de la galaxie naine Kinman a disparu de la vue, selon une nouvelle recherche publié aujourd’hui dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Cette étoile bleue massive et exceptionnellement brillante a été supposée exister sur la base des observations astronomiques faites entre 2001 et 2011, mais à partir de 2019, il n’est plus détectable.

Les auteurs de l’étude, dirigée par le doctorant Andrew Allan du Trinity College de Dublin, ont évoqué deux explications possibles: ESoit l’étoile a connu une baisse spectaculaire de sa luminosité et se cache maintenant partiellement derrière de la poussière, soit elle s’est transformée en trou noir sans déclencher une explosion de supernova. Si c’est le dernier, cela ne représenterait que la deuxième supernova ratée connue.

La galaxie naine de Kinman est située à 75 millions deans de la Terre, donc ce n’est pas proche du tout. Les astronomes ne peuvent pas discerner les étoiles individuelles en raison des énormes distances impliquées, mais l’étoile hypothétique en question est une variable bleue lumineuse (LBV), qui est détectable à des distances extrêmes. LBV sont des étoiles massives et imprévisibles à la fin de leur vie. La nature variable de cette étoile, à travers ses changements spectaculaires dans les spectres et la luminosité, peut être repérée depuis la Terre. Incroyablement, cette étoile présumée est 2,5 fois plus brillante que notre Soleil.

Ou du moins c’était.

Les observations recueillies de 2001 à 2011 ont mis en évidence unestade LBV dans la galaxie naine de Kinman. En 2019, une équipe d’astronomes a voulu revoir son fonctionnement et l’a fait à l’aide du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory. À leur grande surprise, il n’y avait rien à voir – un résultat à la fois excitant et décourageant.

« Nous avons tous été agréablement surpris de constater que la signature de l’étoile n’était pas présente dans notre première observation prise en août 2019 en utilisant l’instrument ESPRESSO du très grand télescope d’ESO », a déclaré Allan à Gizmodo. «Nous espérions initialement unobservation de résolution qui ressemblait aux observations passées, que nous utiliserions pour nos modèles.  »

Penser qu’il y avait quelque chose de chancelant avec ESPRESSO, Allan et ses collègues a décidé de jeter un autre regard avec le télescope X-shooter instrument.

« Nous avons revérifié l’observation ESPRESSO à plusieurs reprises, mais nous n’avons pas pu détecter la signature de la star », a déclaré Allan. «Comme les conditions n’étaient pas parfaites le jour où cette observation a été faite, nous voulions nous assurer que la signature était vraiment absente. Cette fois, nous avons utilisé l’instrument X-Shooter du Very Large Telescope et nous avons été heureux de constater que cela indiquait également la disparition de l’étoile. »

Avec rien de nouveau à voir, et avec un mystère qui devait soudainement être résolu, l’équipe a plongé dans les archives, en regardant les observations précédentes de la galaxie naine. Il s’avère que l’étoile massive présumée a connu une forte période de déchaînement qui s’est terminée vers 2011. LBVs sont connus pour lancer la crise de colère étrange, entraînant une perte soudaine de masse et une forte augmentation de la luminosité.

Dans le sillage de cette période d’explosion particulière, il est possible que «nous assistions à la fin d’une éruption LBV d’une étoile survivante, avec une légère baisse de luminosité, un passage à des températures efficaces plus chaudes et une certaine obscurcissement de la poussière», ont écrit les auteurs. dans l’étude. Donc, l’étoile pourrait toujours être active, il est juste trop sombre pour que nous puissions le détecter depuis la Terre.

Une autre explication possible est que l’étoile s’est effondrée dans un énorme trou noir sans explosion de supernova qui l’accompagne – ce que les astronomes appellent une supernova ratée.

« Cela serait cohérent avec certaines des simulations informatiques actuelles qui prédisent que certaines étoiles ne produiront pas une supernova brillante à leur mort », a déclaré Allan Gizmodo. «Cela se produit lorsqu’un énorme trou noir se forme et qu’il ne tourne pas très vite. Cependant un effondrement dans un trou noir sans produire de supernova n’a été observé qu’une seule fois dans le passé, dans la galaxie de NGC 6946 où une petite étoile massive semblait disparaître sans une explosion de supernova lumineuse. « 

Si une transition sans supernovae dans un trou noir est le cas, cela marquerait le premier exemple connu de ce qui se passe pour une étoile massive dans une galaxie à faible métallicité, une découverte qui « pourrait contenir des indices importants sur la façon dont les étoiles pourraient s’effondrer dans un trou noir sans produire une supernova brillante », a déclaré Allan.

« C’est une découverte très intéressante qui est rapportée dans le document, avec une analyse très soignée et bien faite », a déclaré à Gizmodo Beatriz Villarroel, postdoctorante à l’IAC Tenerife et à l’Institut nordique de physique théorique. «Les LBV sont des étoiles instables, et l’analyse présentée par les auteurs contribue certainement à la compréhension de ces objets quizz. Dans ce cas particulier, il est probable qu’ils aient observé la fin d’une forte éruption avec une étoile survivante », a déclaré Villarroel, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude.

Soit dit en passant, le nouveau document ne doit pas être confondu avec un papier co-écrit par Villarroel de l’année dernière. Au lieu de suivre la disparition des LBV, Villarroel et ses collègues ont suivi un phénomène connu sous le nom de transitoires rouges, dans lequel des points rouges sombres deviennent plus brillants puis s’éloignent de la vue.

Imre Bartos, physicien à l’Université de Floride, a déclaré que nous avons beaucoup à apprendre sur les étoiles massives et comment elles meurent, compte tenu de leur rareté et de leur courte durée de vie.

« Le consensus actuel est que les étoiles ne peuvent pas finir leur vie en tant que trous noirs plus lourds que 65 fois la masse du Soleil », a déclaré à Gizmodo Bartos, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude. « Si la disparition de l’étoile est en effet due à son effondrement dans un trou noir plus lourd, nous devrons repenser notre compréhension de la façon dont les étoiles vivent et meurent. »

Il a ajouté: «À ce stade, il y a encore des incertitudes sur ce résultat et il est important d’étudier cette observation plus en profondeur, donc des observations supplémentaires et une recherche approfondie de disparitions similaires sont essentielles. »

Pour soutenir l’hypothèse de supernova échouée, Villarroel a déclaré: « Nous devons chercher des objets qui restent manquants pendant des décennies. » Et étant donné les «échelles de temps très courtes impliquées dans les observations dans le présent article, cela me fait penser que nous allons voir plus [activity] de cette étoile à nouveau », a-t-elle déclaré à Gizmodo.

C’est une possibilité excitante, obligeant les astronomes à entraîner leurs télescopes vers la galaxie naine Kinman. Ce mystère est loin d’être résolu, mais si Villarroel a raison, il y a encore du potentiel pour que cette étoile, si elle existe toujours, brille à nouveau de façon éclatante.