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Première supernova !

13/10/2014. Le système d’alertes photométriques de Gaia est maintenant en cours de validation. Il permet la détection, la classification et la publication des alertes photométriques. Une liste des alertes, mise à jour régulièrement, ainsi que les procédures à suivre en cas d’utilisation de ces alertes est disponible sur la page Photometric Science Alerts (en anglais).

Le 30 août 2014, une première supernova, Gaia14aaa, a été découverte par Gaia dans une galaxie située à 500 millions d’années-lumière du Soleil. Les images ci-dessous ont été prises le 10 septembre 2014 par le Liverpool Telescope, télescope robotique situé à La Palma aux Iles Canaries (© M. Fraser /S. Hodgkin /L. Wyrzykowski /H. Campbell /N. Blagorodnova /Z. Kostrzewa-Rutkowska /Liverpool Telescope/SDSS). Elles montrent

  • à gauche : Gaia14aaa (à droite) et sa galaxie-hôte (à gauche), SDSS J132102.26+453223.8. On voit que la supernova n’est pas au centre de la galaxie,
  • au centre : la galaxie SDSS J132102.26+453223.8, telle qu’observée il y a plusieurs années dans le cadre du SDDS (Sloan Digital Sky Survey),
  • à droite, l’image de Gaia14aaa obtenue en soustrayant les deux images précédentes.
     

Gaia14aaa et sa galaxie-hôte

Gaia a commencé ses observations scientifiques le 25 juillet 2014, observant systématiquement tous les objets plus brillants que la magnitude 20, d’abord avec un mode de balayage particulier, tous les grands cercles balayés passant par les pôles écliptiques puis, à partir du 22 août passant progressivement vers la loi de balayage normal. Celle-ci est maintenant utilisée depuis le 25 août. Dans ces deux modes de balayage, un champ du ciel est d’abord observé par le télescope 1 puis, 106 minutes plus tard, par le télescope 2. 4h 14 minutes plus tard, la série se répète, chaque grand cercle de la sphère céleste étant balayé en 6h. Le résultat de cette loi de balayage du ciel en terme de nombre d’observations par objet et d’intervalle entre deux observations successives du même champ du ciel sont montrés en bas de cette page.

Le 30 août 2014, une augmentation de luminosité subite était détectée par l’équipe Gaia’s Science Alerts qui comprend des astronomes de Cambridge et Varsovie. La même source était 2 magnitudes plus brillante que le 31 juillet. Ils ont tout de suite pensé que ce pouvait être une supernova et ont constaté que cette source de lumière était très proche d’un noyau de galaxie répertorié dans le Sloan Digital Sky Survey. Ils ont alors examiné les spectres à basse résolution obtenus par les spectrophotomètres de Gaia : la source est beaucoup plus lumineuse dans le bleu que dans le rouge et montre des raies d’absorption du fer et du calcium ionisés, du souffre et de l’oxygène.

Les figures ci-dessous montrent

  • à gauche, la variation de luminosité de Gaia14aaa entre les observations effectuées fin Juillet en mode balayage écliptique (8 mesures autour du 31 juillet 2014) et fin août en mode balayage normal (5 mesures effectuées entre le 30 août à 0h et le 30 août à 12h, séparées successivement de 1h 46 min, 4h 14 min, 1h 46 min et 4h 14 min). © ESA/Gaia/DPAC/ Z. Kostrzewa-Rutkowska (Warsaw University Astronomical Observatory) & G. Rixon (Institute of Astronomy, Cambridge).
  • à droite, les spectres BP et RP de Gaia14aaa. © ESA/Gaia/DPAC/ N. Blagorodnova, M. Fraser, H. Campbell, A. Hall (Institute of Astronomy, Cambridge).
     
Variations lumineuses de Gaia14aaa Spectres BP et RP de Gaia14aaa

L’ensemble de ces caractéristiques sont typiques d’une supernova de type Ia. Une supernova de type Ia est le fruit de l’explosion d’une naine blanche qui a avalé l’étoile autour de laquelle elle gravitait. Une étoile de masse similaire à celle de notre Soleil finit par éjecter ses couches de gaz superficielles et par devenir ce qu’on appelle une naine blanche, petite étoile de volume similaire à la Terre et très concentrée : sa densité est de l’ordre d’une tonne par centimètre-cube. Lorsqu’elle fait partie d’un couple de deux étoiles tournant l’une autour de l’autre, son attraction gravitationnelle est telle qu’elle finit par attirer à elle une partie de la masse de sa compagne. Devenant trop grosse pour être stable, elle finit par exploser, provoquant un éclat lumineux intense.

Vue d’artiste d’une supernova de type Ia

Adapté du communiqué de presse de l’ESA du 12 septembre 2014.



Gaia balaye le ciel de manière régulière et ces observations répétées, avec de 40 à 200 observations par champ du ciel selon la latitude écliptique, sont un outil très efficace de détection de toute variation de luminosité. Les figures ci-dessous montrent

  • à gauche, la distribution statistique du nombre d’observations par champ du ciel pour une mission de 5 ans,
  • à droite, la fréquence relative des intervalles entre deux observations successives.
Statistiques du nombre dobservations par champ en 5 ans Fraction d'observations en fonction de la séparation