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Unmasking the Progenitors and Energy Sources of Superluminous Supernovae

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Une meilleure compréhension des supernovae superlumineuses

En combinant différentes technologies et méthodes, des astronomes commencent à élucider le mystérieux phénomène des supernovae superlumineuses.

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Si vous pensiez déjà que les supernovae étaient «super», laissez-nous vous présenter les supernovae superlumineuses. Ces phénomènes récemment découverts peuvent être 100 fois plus lumineux qu’une supernova à effondrement de cœur classique, mais à part cela, nous savons très peu de choses sur cette mystérieuse catégorie d’explosions stellaires. «Nous savons que les supernovae superlumineuses sont plus brillantes, mais nous ne savons pas vraiment pourquoi», explique Ragnhild Lunnan, astronome à l’université de Stockholm. «Par exemple, nous n’avons qu’une compréhension extrêmement limitée de leur source d’énergie et de leurs étoiles parentes.» Avec le soutien du projet SUPERS, financé par l’UE, Ragnhild Lunnan, titulaire d’une bourse Marie Skłodowska-Curie, s’efforce de combler ces lacunes.

Une combinaison de différentes technologies et méthodes

Pour atteindre son objectif, consistant à améliorer la façon dont nous recherchons et comprenons les supernovae superlumineuses, Ragnhild Lunnan a eu recours à une combinaison de différentes technologies et méthodes. Elle s’est notamment appuyée sur la spectroscopie tardive et sur un relevé astronomique de nouvelle génération issu du Zwicky Transient Facility (ZTF). «Le ZTF est idéal pour rechercher des supernovae superlumineuses, car il couvre une zone beaucoup plus étendue que les précédents relevés astronomiques, ce qui signifie qu’il est beaucoup plus efficace pour trouver des événements rares», ajoute Ragnhild Lunnan. Ragnhild Lunnan a également utilisé des images prises par le télescope spatial Hubble pour étudier les environnements des galaxies hôtes des supernovae. «Lorsqu’une supernova superlumineuse est découverte, elle s’est déjà considérablement estompée. Il est donc plus difficile – et couteux – d’obtenir des données», fait remarquer Ragnhild Lunnan. «Toutefois, avec la technologie et les outils adéquats, on est capable d’apprendre beaucoup de choses, par exemple sur sa composition et son état d’ionisation. Toutes ces informations sont susceptibles de nous donner des indices sur le type d’étoile qui a explosé et sur la source d’énergie de l’explosion.»

Une découverte inattendue

D’emblée, le projet a fait une découverte inattendue: certaines des étoiles qui explosent sous forme de supernovae superlumineuses sont le théâtre d’importantes éjections de masse peu avant le moment de l’explosion. «Nous avons trouvé la signature inédite d’une enveloppe circumstellaire qui s’étendait rapidement autour de la supernova iPTF16eh», explique Ragnhild Lunnan. «Il s’agissait d’une observation assez intéressante car elle suggère qu’il pourrait exister un lien entre cette classe d’explosions et les noyaux stellaires très massifs.» Pour approfondir cette piste, Ragnhild Lunnan a effectué des demandes de temps d’observation auprès du Très grand télescope de l’Observatoire européen austral et du télescope spatial Hubble. «À l’aide de ces télescopes, je voulais étudier la fréquence de ce phénomène parmi l’ensemble des supernovae superlumineuses et mieux caractériser un autre exemple, au cas où j’en trouverais un», indique Ragnhild Lunnan. «Ça ne correspondait pas du tout à la tournure que je pensais donner à ce projet, mais cet axe de recherche s’est avéré extrêmement intéressant.»

Des travaux supplémentaires en perspective

Malheureusement, la pandémie mondiale a écourté cette recherche quand un certain nombre d’observatoires ont été fermés. Désormais membre de la faculté de l’université de Stockholm, Ragnhild Lunnan peut néanmoins poursuivre ses travaux. «Bien que le projet financé par l’UE soit officiellement terminé, je travaille toujours sur certains aspects qui avaient été initialement envisagés dans le cadre de SUPERS», explique-t-elle. Selon Ragnhild Lunnan, ces travaux consistent notamment à poursuivre l’analyse du remarquable échantillon de supernovae superlumineuses ayant été identifiées jusqu’à présent dans le cadre de l’étude ZTF. «Nous constatons qu’il y a beaucoup plus de diversité dans cette classe d’explosions que ce qui avait été identifié précédemment, en termes de luminosités, d’échelles de temps, de structure de la courbe de lumière, de nouvelles sous-classes, etc.» Elle conclut: «Quel que soit le mécanisme que l’on souhaite invoquer pour expliquer ces explosions, celui-ci doit être capable de reproduire cette diversité, et l’échantillon que nous avons obtenu a pour ambition de faire avancer le débat dans la bonne direction.»

Mots‑clés

SUPERS, supernova superlumineuse, supernova, astronome, spectroscopie tardive, Zwicky Transient Facility, télescope spatial Hubble

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