Des astronomes ont capturé des images de deux explosions stellaires – des novae – quelques jours seulement après leur éruption et avec une précision sans précédent. Cette découverte majeure apporte la preuve directe que ces explosions sont plus complexes qu'on ne le pensait, avec de multiples éjections de matière et, dans certains cas, des retards considérables dans le processus d'éjection.
L' étude internationale , publiée dans la revue Nature Astronomy , a utilisé une technique de pointe appelée interférométrie au Centre d'astronomie à haute résolution angulaire (CHARA Array) en Californie. Cette approche a permis aux scientifiques de combiner la lumière de plusieurs télescopes, atteignant ainsi la résolution nécessaire pour imager directement les explosions en évolution rapide.
« Ces images nous offrent une vue rapprochée de la manière dont la matière est éjectée de l'étoile lors de l'explosion », explique Gail Schaefer, directrice du réseau CHARA à l'Université d'État de Géorgie. « La détection de ces événements transitoires exige une grande flexibilité dans l'adaptation de notre programme d'observation nocturne à mesure que de nouvelles cibles potentielles sont découvertes. »
Les novae se produisent lorsqu'un résidu stellaire dense, appelé naine blanche, subit une réaction nucléaire incontrôlée après avoir arraché de la matière à une étoile compagne. Jusqu'à récemment, les astronomes ne pouvaient déduire les premiers stades de ces éruptions qu'indirectement, car la matière en expansion apparaissait comme un unique point lumineux non résolu.
Comprendre comment les éjectas sont expulsés et interagissent est crucial pour appréhender la formation des ondes de choc dans les novae, découvertes initialement par le télescope spatial Fermi (LAT) de la NASA. Durant ses 15 premières années, Fermi-LAT a détecté l'émission de rayons gamma de plus de 20 novae, confirmant ainsi que ces explosions sont des sources galactiques de rayons gamma et soulignant leur potentiel en tant que sources multi-messagers.
Une histoire de deux novae
L'équipe a imagé deux novae très différentes entrées en éruption en 2021. L'une d'elles, Nova V1674 Herculis, figurait parmi les plus rapides jamais enregistrées, atteignant sa luminosité initiale avant de s'estomper en quelques jours seulement. Les images ont révélé deux jets de gaz perpendiculaires distincts , preuve que l'explosion a été alimentée par de multiples éjections interagissantes. Fait remarquable, ces jets naissants sont apparus sur les images au moment même où le télescope spatial Fermi de la NASA détectait des rayons gamma de haute énergie, établissant ainsi un lien direct entre l'émission, alimentée par l'onde de choc, et la collision des jets.
La seconde, Nova V1405 Cassiopeiae, a évolué beaucoup plus lentement. Étonnamment, elle a conservé ses couches externes pendant plus de 50 jours avant de les éjecter, fournissant ainsi la première preuve tangible d'une expulsion différée. L'expulsion de la matière a déclenché de nouvelles ondes de choc, produisant à nouveau des rayons gamma détectés par le télescope spatial Fermi de la NASA.
« Ces observations nous permettent d'assister en temps réel à une explosion stellaire, un phénomène très complexe et longtemps considéré comme extrêmement difficile », explique Elias Aydi, auteur principal de l'étude et professeur de physique et d'astronomie à l'Université Texas Tech. « Au lieu d'observer un simple éclair de lumière, nous découvrons désormais toute la complexité de ces explosions. C'est comme passer d'une photo en noir et blanc granuleuse à une vidéo haute définition. »
La capacité à résoudre des détails aussi fins est rendue possible grâce à l'interférométrie, la même technique qui a permis d'imager le trou noir au centre de notre galaxie. Ces images nettes ont été complétées par les spectres obtenus auprès de grands observatoires comme Gemini, qui ont suivi l'évolution des signatures spectrales du gaz éjecté. L'apparition de nouvelles caractéristiques dans les spectres a coïncidé avec les structures révélées par les images interférométriques, confirmant ainsi de manière précise et univoque la façon dont les flux se formaient et entraient en collision.
« Il s’agit d’un progrès extraordinaire », a déclaré John Monnier, professeur d’astronomie à l’Université du Michigan, co-auteur de l’étude et expert en imagerie interférométrique. « Le fait de pouvoir désormais observer l’explosion d’étoiles et d’observer immédiatement la structure de la matière éjectée dans l’espace est remarquable. Cela ouvre une nouvelle fenêtre sur certains des événements les plus spectaculaires de l’univers. »
Implications pour la physique stellaire
Ces résultats révèlent non seulement une complexité insoupçonnée au sein des novae, mais contribuent également à expliquer la puissance de leurs ondes de choc, connues pour produire des rayonnements de haute énergie tels que les rayons gamma. Le télescope Fermi de la NASA a joué un rôle déterminant dans la découverte de ce lien, faisant des novae de véritables laboratoires naturels pour l'étude de la physique des chocs et de l'accélération des particules.
« Les novae sont bien plus que de simples feux d'artifice dans notre galaxie : ce sont de véritables laboratoires pour la physique extrême », explique la professeure Laura Chomiuk, co-auteure de l'étude et spécialiste des explosions stellaires à l'Université d'État du Michigan. « En observant comment et quand la matière est éjectée, nous pouvons enfin établir le lien entre les réactions nucléaires à la surface de l'étoile, la géométrie de la matière éjectée et le rayonnement de haute énergie que nous détectons depuis l'espace. »
Ces découvertes remettent en cause l'idée longtemps admise que les éruptions de novae sont des événements uniques et impulsifs. Elles mettent plutôt en évidence une variété de voies d'éjection, notamment de multiples écoulements et une libération différée de l'enveloppe, ce qui renouvelle notre compréhension de ces explosions cosmiques.
« Ce n'est que le début », a déclaré Aydi. « Grâce à davantage d'observations de ce type, nous pourrons enfin commencer à répondre aux grandes questions sur la vie, la mort et l'influence des étoiles sur leur environnement. Les novae, autrefois considérées comme de simples explosions, se révèlent bien plus riches et fascinantes que nous ne l'imaginions. »
Pour plus d'informations : Elias Aydi et al., « Multiple outflows and delayed ejections revealed by early imaging of novae », Nature Astronomy (2025). DOI : 10.1038/s41550-025-02725-1
Par Noelle Toumey Reetz, Université d'État de Géorgie
Édité par Gaby Clark , critique de Robert Egan
Fourni par l'Université d'État de Géorgie
