La supernova de 1181 a laissé des nœuds de gaz 10 fois plus larges que l’orbite de Neptune

Les traînées lumineuses qui jaillissent de Pa 30 comme un feu d’artifice gelé ne sont pas du tout des traînées. De nouvelles images du télescope Gemini North à Hawaï montrent que chaque filament est une chaîne de nœuds de gaz enfilés comme des perles, et chaque nœud est assez large pour contenir les orbites des huit planètes environ dix fois.

Cela importe car Pa 30 est le seul endroit de notre galaxie où les astronomes peuvent étudier les débris d’un type rare d’explosion stellaire à moitié ratée, avec le survivant toujours à l’intérieur. Les nœuds sont le premier aperçu détaillé de la façon dont ces débris se sont fragmentés, et la position de l’étoile indique que l’explosion a été bien plus symétrique que la plupart des supernovae.

Pa 30 est le vestige probable d’une « étoile invitée » que des astronomes de la Chine et du Japon médiévaux, ainsi que des sources arabes, ont vue briller dans la constellation de Cassiopée. Aujourd’hui, la nébuleuse ressemble à une tête de pissenlit : une sphère de filaments radiaux autour d’une étoile centrale extrêmement chaude. Les nouvelles observations, menées par Tim Cunningham du Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian et Ilaria Caiazzo de l’Institute of Science and Technology Austria (ISTA), révèlent environ dix fois plus de ces filaments que toute image antérieure.

« La région planétaire de notre système solaire pourrait tenir dans chaque nœud environ dix fois, avec de la marge », a déclaré Caiazzo. « Les nœuds sont remarquablement uniformes. Nous sommes impatients d’essayer de les modéliser. »

Comment Gemini North a extrait les nœuds de la lumière stellaire

L’équipe a utilisé le Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) sur Gemini North, qui se trouve à plus de 4 200 mètres d’altitude sur le Maunakea. Au lieu de collecter toute la lumière visible, ils ont utilisé des filtres à bande étroite qui ne laissent passer que la lueur d’atomes spécifiques : le soufre ionisé, qui brille en rouge, et l’oxygène doublement ionisé, qui brille en bleu-vert. En bloquant tout le reste, le gaz faible se détache sur le champ d’étoiles dense en arrière-plan.

Dans la lumière du soufre, le nombre de filaments détectés a augmenté d’environ un ordre de grandeur par rapport aux études précédentes. Vus de près, ces filaments n’étaient pas des lignes lisses mais des cascades de nœuds ou d’amas. Les images en oxygène ont apporté un second résultat : la première confirmation que la lueur diffuse d’oxygène observée précédemment provient des mêmes filaments que le soufre, et non d’un nuage séparé.

Mesurer les nœuds signifiait travailler à la limite de ce que l’atmosphère permet. La largeur médiane d’un filament de soufre s’est avérée être de 0,7 seconde d’arc, à peine plus large que le flou de 0,5 seconde d’arc de l’air au-dessus du télescope cette nuit-là. Ce faible excès signifie que les filaments sont partiellement résolus, et cela implique un diamètre typique de nœud d’environ 10^16 centimètres, soit environ 100 milliards de kilomètres.

Pa 30 en chiffres tangibles

L’orbite de Neptune a environ 9 milliards de kilomètres de diamètre, donc un seul nœud dans Pa 30 s’étend sur plus de dix de ces orbites mises côte à côte. Cela représente environ 670 fois la distance entre la Terre et le Soleil, et la nébuleuse est parcourue de chaînes de ces nœuds.

Pa 30 se trouve à environ 7 500 années-lumière de la Terre. Cela semble lointain, mais c’est bien plus proche que le centre de la Voie lactée, à environ 26 000 années-lumière, et cette proximité est la raison pour laquelle les nœuds peuvent être vus. « Nous pouvons voir autant de détails grâce à la proximité de Pa 30 avec la Terre », a déclaré Caiazzo.

L’étoile au cœur de la nébuleuse, cataloguée sous le nom IRAS 00500+6713, brûle à environ 200 000 degrés Celsius, plus de 30 fois plus chaude que la surface du Soleil. Elle génère un vent d’environ 16 000 kilomètres par seconde, soit plus de 5 % de la vitesse de la lumière. La supernova qui l’a créée est l’une des cinq seulement dans la Voie lactée observées depuis la Terre avant l’invention du télescope.

L’étoile qui n’a jamais été éjectée

La plupart des supernovae détruisent leur étoile ou laissent derrière elles un cadavre compact. Pa 30 appartient à une classe plus rare appelée Type Iax : des explosions thermonucléaires incomplètes et de moindre énergie qui laissent un survivant meurtri, surnommé « étoile zombie ». Les chercheurs ont proposé que celle-ci a commencé par une collision entre deux naines blanches, les restes denses de la taille de la Terre d’étoiles ayant épuisé leur carburant. Pa 30 est le seul vestige connu de Type Iax dans la Voie lactée. Quelques objets similaires existent dans d’autres galaxies, mais c’est le seul où les télescopes peuvent voir le survivant.

Dans les explosions asymétriques, l’étoile survivante reçoit une « impulsion » qui l’envoie dériver loin du centre de ses débris. Les images de Gemini placent le centre de la nébuleuse exactement là où se trouve l’étoile. L’équipe a fixé une limite supérieure d’environ 100 kilomètres par seconde pour toute impulsion latérale, infime par rapport au vent de l’étoile elle-même.

« Les explosions conservent la quantité de mouvement. Si l’explosion elle-même était parfaitement symétrique, les éjectas devraient également être symétriques, et l’étoile survivante ne devrait pas recevoir d’impulsion substantielle », a déclaré Caiazzo. « Nous ne voyons pratiquement pas l’étoile s’éloigner du tout. »

Ce que les nœuds ne résolvent pas

Les images montrent les nœuds mais pas ce qui les a créés. Les chercheurs suggèrent que des variations de température ou de densité dans le gaz autour de l’étoile ont pu fragmenter les débris en amas, mais aucun modèle n’a encore reproduit des chaînes aussi régulières. La propre description de Caiazzo, remarquablement uniforme et attendant d’être modélisée, est une question ouverte plutôt qu’une réponse.

La mesure de la taille repose également sur une faible marge. Les filaments sont à peine plus larges que le flou atmosphérique, donc le diamètre des nœuds est une inférence à partir de profils partiellement résolus, et non une mesure nette de nœuds individuels. Les images en oxygène ont été prises dans des conditions moins bonnes, avec des largeurs d’environ 1 seconde d’arc qui correspondent au flou lui-même.

La limite d’impulsion ne s’applique qu’au mouvement dans le ciel. Les images ne peuvent pas mesurer le mouvement vers ou depuis nous, et une étude antérieure du même groupe avec le Keck Cosmic Web Imager a trouvé plus de débris d’un côté que de l’autre le long de notre ligne de visée, ce qui, selon eux, pourrait indiquer une explosion asymétrique. Concilier cela avec une étoile qui a à peine bougé latéralement fait partie du travail inachevé. Même le lien avec la supernova historique repose sur un âge, une position et une luminosité qui correspondent, et non sur une signature directe.

De l’étoile invitée à Pa 30

Selon NOIRLab, huit textes distincts rapportent l’événement. Les observateurs ont d’abord remarqué la nouvelle étoile entre le 4 et le 6 août 1181, et elle est restée visible dans Cassiopée pendant 185 jours. Pendant des décennies, les astronomes l’ont associée à un vestige appelé 3C 58, mais l’âge estimé de cet objet n’a jamais correspondu confortablement.

Pa 30 lui-même n’est apparu qu’en 2013, lorsque l’astronome amateur Dana Patchick l’a repéré dans les données infrarouges du Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA lors d’une recherche de science citoyenne de nébuleuses planétaires. C’était la 30e nébuleuse qu’il trouvait. En 2021, une équipe dirigée par Andreas Ritter a mesuré un choc se déplaçant à environ 1 100 kilomètres par seconde et un âge d’expansion d’environ 1 000 ans, avec une position dans le ciel à moins de 3,5 degrés des rapports chinois et japonais. En 2024, Cunningham et Caiazzo ont utilisé le Keck Cosmic Web Imager pour montrer que les débris se déplacent vers l’extérieur presque librement, ce qu’ils ont qualifié de confirmation solide que la nébuleuse provient de l’événement de 1181.

« Les archives historiques fiables d’explosions stellaires ne remontent qu’à environ mille ans. Pour autant que nous sachions, il pourrait bien y avoir des vestiges similaires encore tapis dans l’obscurité dans notre propre galaxie », a déclaré Cunningham.

Questions fréquentes sur Pa 30 et la supernova de 1181

Qu’est-ce que Pa 30 ?

Pa 30 est une nébuleuse dans la constellation de Cassiopée, à environ 7 500 années-lumière, constituée de filaments radiaux de gaz autour d’une étoile survivante très chaude. C’est le vestige probable de la supernova que les sources chinoises, japonaises et arabes ont enregistrée en 1181.

Peut-on voir la supernova de 1181 aujourd’hui ?

Pas à l’œil nu. L’explosion s’est estompée après environ six mois, et son vestige Pa 30 est suffisamment faible pour n’avoir été identifié qu’en 2013 dans des données de relevé infrarouge. Ses filaments n’apparaissent que dans des images profondes de grands télescopes comme Gemini North.

Qu’est-ce qu’une supernova de type Iax ?

C’est une version plus faible et incomplète des explosions thermonucléaires qui détruisent les naines blanches. Au lieu de faire voler l’étoile en éclats complètement, elle laisse un survivant endommagé, souvent appelé étoile zombie. Pa 30 est le seul vestige connu de ce type dans la Voie lactée.

Quelle est la taille des nœuds dans Pa 30 ?

L’article estime un diamètre typique de nœud d’environ 10^16 centimètres, soit environ 100 milliards de kilomètres. Selon l’équipe, la région de notre système solaire qui contient les planètes pourrait tenir dans chaque nœud environ dix fois.

La suite

L’équipe souhaite désormais modéliser comment des chaînes de nœuds aussi régulières se sont formées. Ils prévoient également d’utiliser les caractéristiques distinctives de Pa 30 comme modèle pour rechercher des vestiges similaires dans la Voie lactée et les galaxies voisines. « L’astronomie est entrée dans l’ère des mégadonnées », a déclaré Cunningham. « Nos résultats nous aideront à filtrer les énormes ensembles de données. » L’étude a été publiée le 6 octobre 2026 dans The Astrophysical Journal.

Référence : Cunningham et al., « Detection of Knots in the Type Iax Supernova Remnant Pa 30 », The Astrophysical Journal, 2026. DOI : 10.3847/1538-4357/ae9cb2

Étiquettes: astronomie, Supernova, Gemini North, naine blanche, NOIRLab, Pa 30