Des jets inégaux ont donné une poussée à l'étoile à neutrons de Cassiopée A

Original: "A pair of unequal jets imparted the kick velocity to the neutron star of Cassiopeia A"
arXiv:2609.16138v1 · 2026-09-14 · CC BY 4.0 · 2 min
Une paire d'anneaux opposés dans le rémanent de supernova indique deux jets explosifs de puissance différente, qui ont propulsé l'étoile à neutrons.

Au centre du rémanent de supernova Cassiopée A, une étoile à neutrons file à 400 kilomètres par seconde. En une seconde, elle parcourt la distance de Paris à Lyon. D'où vient cette accélération ? Une nouvelle étude le montre : l'étoile a reçu la poussée de deux tirs d'un canon cosmique, et l'un était quarante fois plus puissant que l'autre.

L'explosion de l'étoile a laissé derrière elle un nuage de gaz en expansion. Sur les images de Cassiopée A, on distingue deux anneaux : un grand anneau nord, baptisé « Couronne », et un petit anneau sud. Ils sont alignés sur un même axe, mais leur taille diffère fortement. Les chercheurs ont combiné les images des télescopes JWST et Chandra, mesuré les anneaux et construit un modèle tridimensionnel de l'explosion. Dans ce modèle, l'étoile explose d'abord de façon sphérique, puis, quatre secondes plus tard, deux jets, des flux de matière étroits, frappent dans des directions opposées. Le jet nord portait une énergie de 3.6×10^50 erg, le jet sud seulement 9×10^48 erg.

La différence d'impulsion entre les jets s'élevait à 588 masses solaires multipliées par un kilomètre par seconde. D'après la loi de conservation de l'impulsion, l'étoile à neutrons, d'une masse de 1.4 masse solaire, devait acquérir une vitesse d'environ 420 km/s.

Le modèle reproduit les deux anneaux avec le bon rapport de tailles. L'axe qui relie leurs centres passe par le point de symétrie du rémanent. À la frontière des anneaux, le modèle fait apparaître une instabilité de Rayleigh–Taylor, des excroissances en forme de doigts, semblables à la « Couronne » observée. Cela signifie qu'une paire de jets asymétrique a bien pu former à la fois les anneaux et la poussée de l'étoile.

Auparavant, la « Couronne » s'expliquait par des bulles de nickel remontant à la surface. Ce nouveau travail relie pour la première fois une paire d'anneaux précise au mouvement de l'étoile à neutrons via le mécanisme kick-BEAP. Il renforce l'argument en faveur des « jets vacillants », l'idée que plusieurs paires de jets, changeant de direction, naissent lors de l'explosion d'une supernova.

Cette méthode peut désormais s'appliquer à d'autres rémanents de supernova. Si les anneaux et les poussées sont fréquents, alors l'asymétrie des jets est une source générale de vitesse pour les étoiles à neutrons. Cassiopée A s'impose une fois de plus comme une clé : sa proximité et sa jeunesse permettent de voir des détails depuis longtemps effacés dans d'autres rémanents.

La vitesse de l'étoile à neutrons dans Cassiopée A est d'environ 400 km/s. En une seconde, elle parcourt la distance de Paris à Lyon.

\Delta p_j = p_{\rm up} - p_{\rm down}
Impulsion transmise à l'étoile à neutrons par l'asymétrie des jets
v_{\rm kick} = \frac{\Delta p_j}{M_{\rm NS}}
Vitesse de la poussée, obtenue à partir de la conservation de l'impulsion
f_{\rm st} = \frac{1}{\rho} \sqrt{|\vec{\nabla}P \cdot \vec{\nabla}\rho|} \, \mathrm{sgn}(\vec{\nabla}P \cdot \vec{\nabla}\rho)
Grandeur qui détermine la croissance de l'instabilité à la frontière des couches accélérées
Scientifiques
Enrico FermiFritz Zwicky
Notions
Cassiopée A kilonova supernova magnétorotationnelle jets de supernova rotation d'étoile à neutrons nébuleuse du Crabe effondrement du cœur