La supernova silencieuse : pourquoi Pa 30 reste muette en radio ✛
En 1181, les astronomes chinois et japonais ont consigné l'apparition d'une « étoile invitée », un astre brillant qui a brillé pendant six mois dans la constellation de Cassiopée avant de disparaître. Aujourd'hui, à cet endroit se trouve Pa 30, une nébuleuse avec une source centrale chaude qui éjecte de la matière à une vitesse de 16 000 km/s. Presque tous les rémanents de supernova connus dans notre Galaxie ont été découverts grâce à leur émission radio, leur rayonnement synchrotron des électrons relativistes dans le champ magnétique trahit les ondes de choc. Mais Pa 30 est restée obstinément silencieuse en radio, même dans les relevés du ciel entier. Ce silence est devenu une énigme.
Les astronomes ont mené des observations ciblées avec le Very Large Array (VLA) en 2022, accumulant le signal dans deux bandes : L (1–2 GHz) et C (4–8 GHz). Le temps d'exposition total était de 85,5 minutes pour la première et de 143,5 minutes pour la seconde. Le résultat a été stupéfiant : ni émission étendue de la nébuleuse, ni émission radio de la source centrale n'ont été détectées. Les limites supérieures de densité de flux, 0,84 mJy à 1,5 GHz et 0,29 mJy à 6 GHz, sont trois ordres de grandeur inférieures à celles des rémanents de supernova typiques de taille comparable. Si Pa 30 est bien un rémanent de supernova, c'est le plus faible connu en radio.
L'absence d'émission synchrotron donne une contrainte quantitative sur l'énergie de l'explosion. Si l'on suppose que 10 % de l'énergie cinétique est convertie en rayons cosmiques et que le champ magnétique est de 10 μG, alors l'énergie de l'explosion ne dépasse pas 2,7×10⁴⁷ erg. Cela représente trois à quatre ordres de grandeur de moins que l'énergie d'une supernova typique. Ce « murmure » au lieu d'un grondement place Pa 30 à part : tous les jeunes rémanents connus de moins de deux mille ans sont des sources radio, mais pas celui-ci. Peut-être voyons-nous pour la première fois un représentant de toute une classe d'explosions sous-énergétiques qui ont jusqu'ici échappé aux radiotélescopes.
Ce travail ouvre une nouvelle perspective : l'absence de signal devient un outil. Auparavant, on ne comprenait pas pourquoi Pa 30 était invisible en radio alors que ses contemporains brillent intensément. Désormais, il est clair que l'objet possède soit une énergie d'explosion anormalement faible, soit n'est pas du tout un rémanent de supernova. Pour le vérifier, il faudra des observations encore plus profondes à d'autres fréquences (par exemple avec MeerKAT) et la recherche de nébuleuses similaires silencieuses en radio dans les données d'archives. Si de tels objets se trouvent en grand nombre, nos idées sur le rythme des explosions de supernova et leur contribution à l'énergie du milieu interstellaire devront être révisées. Une explosion silencieuse survenue il y a huit siècles pourrait changer notre vision de l'évolution stellaire.
La source centrale de Pa 30 a une température d'environ 210 000 K, soit 35 fois plus chaude que la surface du Soleil, et son vent souffle à 16 000 km/s : en une seconde, il parcourrait la distance entre Moscou et Vladivostok.