« Nous avons été étonnés » : les scientifiques utilisant le télescope James Webb pourraient avoir découvert la première supernova de l’univers connu

Les astronomes utilisant le Télescope spatial James Webb (JWST) a peut-être découvert la supernova la plus lointaine de l’univers. Cette explosion stellaire, hébergée par une galaxie très faible, s’est produite alors que l’univers n’avait que 730 millions d’années.

En plus d’ajouter un nouvel enregistrement potentiel à JWST liste déjà impressionnantecette détection donne un aperçu de l’origine d’un superlumineux sursaut gamma observée en mars. Ces explosions soudaines et de courte durée de rayons gamma comptent parmi les explosions les plus puissantes de l’univers.

Baptisée GRB 250314A, cette explosion d’énergie a été découverte par le Space Variable Objects Monitor, un petit télescope à rayons X développé par la Chine et la France. Quelques jours après l’alerte initiale, les scientifiques ont estimé que l’éclair intense provenait d’un objet très éloigné qui existait seulement 730 millions d’années après l’apparition de l’objet. Big Bang.

Étant donné que peu de ces événements de haute énergie ont été découverts au cours du premier milliard d’années de l’univers, il s’agissait d’une rare opportunité pour les astronomes de comprendre l’évolution des étoiles et des galaxies du premier univers.

Lorsque deux équipes de recherche ont examiné les propriétés de ce sursaut gamma, elles ont trouvé des preuves qu’il pourrait avoir été produit par une étoile explosive située aux confins de l’univers, confirmant ainsi l’une des prédictions de l’équipe.

« Nous avons été étonnés que nos prédictions aient si bien fonctionné et que nous ayons pu démontrer que JWST pouvait voir des étoiles individuelles exploser à des distances aussi extrêmes. » AJ Levanauteur principal de l’un des deux articles et professeur à l’Université Radboud aux Pays-Bas et à l’Université de Warwick au Royaume-Uni, a déclaré à Live Science dans un e-mail.

Les deux nouvelles études ont été publiées le 9 décembre dans la revue Astronomie et astrophysique.

Une chasse aux indices

On pense que de courts sursauts gamma, qui durent moins de deux secondes, résultent de fusions d’étoiles à neutrons, les restes ultradenses d’étoiles mortes. En revanche, de longs sursauts gamma sont produits lorsque des étoiles massives s’effondrent pour former une étoile à neutrons ou une étoile à neutrons. trou noir.

L’explosion initiale du GRB 250314A a duré environ 10 secondes, ce qui le place confortablement dans la catégorie des longues durées. Les chercheurs étaient donc curieux de savoir si le sursaut gamma était produit par une supernova – la mort catastrophique d’une étoile massive.

Bien que les sursauts gamma ne durent que quelques secondes à quelques minutes, ils laissent derrière eux une rémanence – une lumière qui s’estompe doucement avec une énergie inférieure à celle des rayons gamma (rayons X, lumière optique, radio et infrarouge) qui dure plusieurs jours. Les sursauts gamma étant si brefs, la plupart des informations les concernant sont révélées par leur rémanence plus longue.

Pour confirmer leurs prédictions, les chercheurs ont dû séparer la lumière de la rémanence, de la supernova et de la galaxie hôte. GRB 250314A a produit une rémanence infrarouge et X détectable, mais heureusement, elle s’est estompée au moment où JWST a observé le site des mois plus tard. Par conséquent, on s’attendait à ce que cette lueur soit trop faible pour expliquer la lumière observée, ce qui indique qu’une autre source y a contribué.

« Cela nous laisse démêler la (lumière de la) galaxie et la supernova », a déclaré Levan. Si la majeure partie de la lumière était produite par la galaxie hôte, alors la galaxie aurait dû être une galaxie très compacte et inhabituellement ancienne avec des étoiles qui se sont formées près de 200 millions d’années après le Big Bang.

« Ce serait un résultat intéressant en soi car nous ne voyons pas beaucoup de galaxies comme celle-ci, et en particulier, ce n’est pas le genre de galaxie dans laquelle on s’attendrait à trouver un sursaut gamma », a-t-il ajouté.

Par conséquent, les propriétés du sursaut gamma ne pourraient s’expliquer que par une supernova, a conclu l’équipe.

Le jumeau lointain

La luminosité d’une supernova dépend de la quantité de matière radioactive expulsée lors de l’explosion. Ceci, à son tour, est déterminé par la masse du noyau de l’étoile au moment de son explosion.

Pour plusieurs raisons, les astronomes pensent que les étoiles du premier univers peut-être avait-il des noyaux plus massifs que ceux observés aujourd’hui. La supernova associée à GRB 250314A offrait donc une rare opportunité d’étudier la nature des étoiles du premier univers. Parce que GRB 250314A était probablement la première supernova jamais observée, les chercheurs l’ont comparée aux supernovas observées dans l’univers proche. Étonnamment, cela s’est avéré remarquablement similaire aux explosions stellaires modernes.

« C’est peut-être une chance ; après tout, ce n’est qu’un objet », a déclaré Levan. « Cependant, cela pourrait également suggérer que les étoiles qui explosent (dans l’univers primitif) – et donc la population stellaire globale – ne sont pas aussi différentes qu’on le pense. »

Pour confirmer qu’il s’agit d’une supernova, les chercheurs doivent encore réestimer la quantité de lumière observée provenant de la supernova elle-même et celle provenant de la rémanence ou de la galaxie hôte. Ils prévoient d’effectuer des observations de suivi l’année prochaine, après la disparition de la supernova, ce qui permettra de séparer beaucoup plus facilement les contributions de ces différentes sources.