CPress Integral 0814 - AstroParticule et Cosmologie

FARICATION DE MATIÈRE EN DIRECT Première détection de l’émission gamma d'une Supernova SNIa par le satellite INTEGRAL A partir des observations du satellite européen INTEGRAL, une équipe internationale, impliquant notamment des chercheurs français du CEA (APC -­‐ AstroParticule et Cosmologie) et du CNRS (LUPM – Laboratoire Univers et Particules de Montpellier), a pu pour la première fois détecter l'émission en rayons gamma de l'élément radioactif Cobalt-­‐56 fabriqué en grande quantité lors de l'explosion thermonucléaire d'une supernova de type Ia. Cette observation vient confirmer pour la première fois quantitativement une des prédictions essentielles des modèles de supernova et fournit des informations précieuses sur les mécanismes physiques impliqués dans les explosions de ce type. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature du 28 août 2014. LA PLUS PROCHE DES EXPLOSIONS THERMONUCLEAIRES D'ETOILE DEPUIS 40 ANS. Les explosions d'étoiles, désignées sous le terme de supernovae, peuvent être de deux types différents: les supernovae de type II (SND) qui résultent de l'effondrement du cœur d'une étoile très massive et les supernovae de type Ia (SNIa) qui proviennent de l'explosion thermonucléaire d'étoiles denses, les naines blanches. La supernova SN2014J observée par le satellite INTEGRAL a été découverte fortuitement le 21 janvier 2014 par des étudiants anglais de l'Université de Londres lors d'un banal exercice d'observation de la galaxie proche Messier 82 à l'aide d'un télescope de seulement ... 35 cm de diamètre !! Située à environ 12 millions d'années-­‐lumière de la Terre, l'explosion visible a atteint la magnitude de 10,5 et a été rapidement identifiée comme une supernova de type SNIa et baptisée SN2014J. C'est la plus proche des supernova de ce type depuis 40 ans (1). La précédente, SN1972E, avait été vue en 1972 dans la galaxie NGC5253 à environ 11 millions d'années-­‐lumière. La supernova SN20l4J dans la galaxie Messier 82, appelée aussi la galaxie du Cigare en raison de sa forme. sur l'Image de la galaxie obtenue par le téléscope spatial Hubble en 2006, a été superposée l'emplacement et l'Image de la supemova SN20l4J apparue en janvier 2014. Crédits NASA-­ESA/HST. LA LUMIERE DU COBALT RADIOACTIF
Quelques semaines seulement sa détection, le satellite européen lNTEGRAL (International
Gamma-Rey Astrophysics Laboratory), capable de détecter les rayons gamma de basse
énergie, a pu être pointé vers la supernova. En analysant les données obtenues entre 50 et 100
jours après la date de l'explosion, les chercheurs ont pu observer des raies gamma nucléaires
(aux énergies de 847 keV et 1238 keV) qui sont la signature de la décroissance radioactive de
noyaux de cobalt radioactif, le cobalt-56 (56Co). Cette observation est la preuve directe de la
production par « nucléosynthèse » d'une importante quantité de noyaux de nickel (nickel-56)
lors de l'explosion de l'étoile dense. L’isotope du nickel, le nickel-56, décroit rapidement en
cobalt (56Co) qui décroit à son tour en noyau de fer (56-Fe) en émettant les raies gamma
nucléaires observées. Dans le scénario des supenovae de type SNIII, les différents modèles qui prédisaient l'explosion de la naine blanche et la production de ces différents éléments
n'avalent jamais pu être testés jusqu'ici aussi directement.
Image du ciel en rayons gamma (100-­600keV) de la région de la galaxie Messier 82, obtenue grâce à la caméra ISGRI. L’image obtenue en 2014 (à droite) montre nettement une forte source de rayons gamma à la position de la galaxie, absente lors d’une observation antérieure (en 2013, à gauche). Ce fort rayonnement gamma est du à la diffusion des rayons gamma émis par les éléments radioactifs produits lors de l’explosion de la supernova SN2014J, principalement le cobalt-­56. Crédits ESA/Integral-­CEA. Les observations réalisées par INTEGRAL suggèrnt qu'une masse da Nickel-­‐56 radioactif équivalente à environ 60% da la masse du Soleil a été synthétisée pendant l'explosion. Les proriétés du rayonnement observé sont en accord avec un scénario dans lequel une naine blanche massive explose après avoir accumulé suffisamment de matière d'une étoile « compagnon » très proche pour devenir Instable gravitationnellement. Il n'est cependant pas encore possible d'exclure les scenarios qui proposent que ce type de supernova soit dû à lz fusion de deux naines blanches. Selon les modèles connus de « nucléosynthèse », les explosions de supernova sont la source principale du fer dans l'Univers. Las données du satelllte INTEGRAL viennent donc de confirmer cette hypothèse et fournissent des informations précieuses pour mieux comprendre les mécanismes physiques impliqués dans les explosions des supernovae de type Ia. Ces résultats ont pu être obtenus grâce à la conjugaison des deux Instruments du télescope spatial INTEGRAL, le spectromètre SPI et l’imageur ISGRI/IBIS, dont la caméra ISGRI a été conçue et réalisée sous la maîtrise d'oeuvre du Service d’Astrophysique du CEA-­‐Irfu avec le soutien du CNES. Contact : François LEBRUN
Publication : « Cobalt-­‐56 gamma-­‐ray emission lines from the type Ia supernova 2014J » E. Churazov, Sunyaev, J. Isern, J. Knödelseder, P. Jean, F. Lebrun, N. Chugai, s. Grebenev, E. Bravo, s. Sazonov, M. Renaud, dans la revue Nature du 2.8 août 2014, pour une version électronique : http:/ l•rxlv.OJV/8ile/140S.333Z : "Astrophysics: Supernova seen through y-­‐ray eyes" (Nature, News & Views, 28 août 2014) [1] La Supernova SN 1987A, découverte le 23 Février 1987 dans la petite galaxie irrégulière du
Grand Nuage de Magellan était plus proche (160 000 d'années-lumière) et plus brillante avec une
magnitude visible de 3 mais était une supernova de type SNII.