Une allumette s'enflamme par les deux bouts. D'abord, la tête s'allume, puis, un instant plus tard, la flamme embrase le bâtonnet de bois. Quelque chose de semblable se produit peut-être dans certaines supernovae de type Ia — sauf qu'au lieu d'une allumette, il y a une naine blanche (une étoile de la taille de la Terre), et au lieu du feu, une explosion thermonucléaire.
En 2022, les astronomes ont observé la supernova 2022an — une explosion faible et à extinction rapide, semblable aux événements du sous-type 91bg. Mais dans son spectre, dans le proche infrarouge, ils ont découvert un détail inhabituel : une raie d'absorption étroite à une longueur d'onde d'environ 1,037 micron. Elle est restée visible du 30e au 90e jour après le maximum de luminosité. Cette raie est l'« empreinte digitale » des atomes d'hélium qui se précipitent vers nous à une vitesse de 13 000 kilomètres par seconde. Pour comparaison : à cette vitesse, on pourrait aller de la Terre à la Lune en une demi-minute.
D'où vient donc ce gaz ? Habituellement, dans de tels systèmes, l'hélium peut être « arraché » de la surface de l'étoile compagne. Mais alors sa vitesse serait bien plus faible — comme celle du vent, et non d'un ouragan. Ici, les vitesses sont énormes, et la raie de l'hélium est étroite, comme si la matière avait été éjectée en un seul amas dense. Cela signifie que l'hélium fait partie de l'explosion elle-même : ce sont les restes non brûlés de l'enveloppe externe de la naine blanche. C'est la première preuve directe que les supernovae de type 91bg peuvent conserver des couches d'hélium, comme le prédisent les modèles de double détonation : d'abord, la fine couche d'hélium de l'étoile explose, puis l'onde de choc enflamme le noyau de carbone.
Cette découverte met en évidence une lacune dans la théorie : les calculs actuels de la double détonation de l'hélium ne modélisent pas les spectres à des stades aussi tardifs que ceux de 2022an. Les observations ont devancé la théorie. Mais c'est la spectroscopie infrarouge, capable de voir à travers la poussière et le gaz, qui a permis de « lire » la composition de la matière éjectée. Il semble que pour comprendre comment meurent les étoiles, il faille les observer dans une lumière invisible à l'œil.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.07827
We present optical and near-infrared observations of the fast-declining Type Ia supernova (SN Ia) 2022an. The photometric and spectroscopic properties identify it as a standard 91bg-like event; however, our data reveal a relatively narrow absorption feature with a full width at half maximum (FWHM) of 75 angstroms near $$1.037\,\mu$$m in the rest frame of the observed spectra that persists from around 30 days to nearly 90 days after maximum light. We attribute this feature to He I $$1.083\,\mu$$m line with a blueshifted velocity of $$1.3\times10^{4}$$ km s$$^{-1}$$ and a FWHM of $$2.1\times10^{3}$$ km s$$^{-1}$$, supported by the detection of multiple optical He I transitions in earlier epochs at a higher velocity around $$1.5\times10^{4}$$ km s$$^{-1}$$. The high velocity of the helium could not be explained by helium external to the progenitor at the explosion, such as the stripped surface helium from a companion star. The properties of the helium absorption in SN 2022an spectra instead point to unburnt material in the outer ejecta, thus providing the most compelling evidence to date for helium-bearing ejecta in a 91bg-like SN Ia. Such helium has been predicted for sub-Chandrasekhar-mass double-detonation explosions involving a surface helium shell. No theoretical calculations of modern helium-shell double detonation have been performed at epochs similar to those observed for SN 2022an to study the effect of helium on their spectra, revealing a gap between observations and theoretical calculations in understanding the manifestation of helium in SNe Ia. Nevertheless, the discovery of persistent helium absorption in SN 2022an demonstrates the diagnostic power of NIR spectroscopy for understanding thermonuclear supernova explosions by probing the abundance and structure of their ejecta.
La raie de l'hélium observée par les astronomes a une largeur de seulement 75 angströms — c'est environ 100 fois plus fin que le diamètre d'un cheveu humain, si l'on pouvait l'étirer sur un spectre.