Une étude révèle de nouveaux détails sur la composition chimique de l’univers

L’étude récemment publiée dans Lettres du journal astrophysiqueIl fournit de nouvelles mesures infrarouges de l’une des galaxies les plus brillantes de notre voisinage cosmique, NGC 1566, également connue sous le nom de Danseuse espagnole. Situé à environ 40 millions de kilomètres de la Terre, le centre hautement actif de la galaxie l’a rendu particulièrement populaire parmi les scientifiques qui souhaitent en savoir plus sur la formation et l’évolution des nébuleuses stellaires.

Dans ce cas, les scientifiques ont pu étudier une supernova de type 1a – une explosion d’une étoile naine blanche carbone-oxygène, dont Michael Tucker, membre du Center for Cosmology and Astroparticule Physics de l’Ohio State University, était co-auteur . De l’étude, les chercheurs ont déclaré avoir accidentellement capturé NGC 1566 en l’étudiant.

« Les explosions de naines blanches sont importantes dans le domaine de la cosmologie, car les astronomes les utilisent souvent comme indicateurs de distance », a déclaré Tucker. Il produit également une grande partie des éléments du groupe du fer dans l’univers, tels que le fer, le cobalt et le nickel.

La recherche a été rendue possible par l’enquête PHANGS-JWST, qui, en raison de son vaste inventaire de mesures d’amas d’étoiles, a été utilisée pour créer un ensemble de données de référence pour l’étude des galaxies proches. En analysant des images du cœur de la supernova, Tucker et le co-auteur Ness Maker Chen, un étudiant diplômé en astronomie de l’État de l’Ohio qui a dirigé l’étude, visaient à étudier comment certains éléments chimiques étaient émis dans l’univers environnant après l’explosion.

Par exemple, des éléments légers tels que l’hydrogène et l’hélium se sont formés pendant le Big Bang, mais des éléments plus lourds ne peuvent être créés que par des réactions thermonucléaires qui se produisent à l’intérieur des supernovae. Comprendre comment ces interactions stellaires affectent la distribution des éléments de fer dans l’univers, a déclaré Tucker, pourrait donner aux chercheurs un aperçu plus approfondi de la composition chimique de l’univers.

« Quand une supernova explose, elle se dilate, et pendant que cela se produit, nous pouvons essentiellement voir différentes couches d’éjectas, ce qui nous permet de sonder le noyau de la nébuleuse », a-t-il déclaré. Propulsées par un processus appelé désintégration radioactive – dans lequel un atome instable libère de l’énergie pour devenir plus stable – les supernovae émettent des photons radioactifs à haute énergie tels que l’uranium 238. Dans ce cas, l’étude s’est concentrée spécifiquement sur la façon dont l’isotope cobalt-56 se désintègre en fer-56.

En utilisant les données des instruments de caméra infrarouge proche, moyen et infrarouge de JWST pour étudier l’évolution de ces émissions, les chercheurs ont découvert que plus de 200 jours après l’événement initial, les éjections de supernova sont toujours visibles à des longueurs d’onde infrarouges qui auraient autrement été impossibles à détecter. image de ma terre.

« C’est l’une de ces études où si nos résultats n’étaient pas ceux que nous attendions, ce serait vraiment préoccupant », a-t-il déclaré. « Nous avons toujours supposé que l’énergie n’échappait pas aux projectiles, mais jusqu’au JWST, ce n’était qu’une théorie. »

Pendant de nombreuses années, il n’était pas clair si des particules en mouvement rapide sont produites lorsque le cobalt-56 se désintègre en fer-56 s’infiltrant dans l’environnement environnant, ou si elles sont gênées par les champs magnétiques créés par les supernovae.

Cependant, en fournissant de nouvelles informations sur les propriétés de refroidissement des projectiles de supernova, l’étude confirme que dans la plupart des conditions, le projectile n’échappe pas à sa limite explosive. Tucker a déclaré que cela réaffirme de nombreuses hypothèses que les scientifiques ont faites dans le passé sur le fonctionnement de ces entités complexes.

« Cette étude valide près de 20 ans de science », a-t-il déclaré. « Cela ne répond pas à toutes les questions, mais cela fait au moins un bon travail en montrant que nos hypothèses n’étaient pas catastrophiquement fausses. »

Les futures observations du JWST continueront d’aider les scientifiques à développer leurs théories sur la formation et l’évolution des étoiles, mais Tucker a déclaré qu’un accès accru à d’autres types de filtres d’imagerie pourrait également aider à les tester, créant ainsi davantage d’opportunités pour comprendre les merveilles au-delà des limites de notre galaxie. .

« La puissance de JWST est vraiment sans précédent », a déclaré Tucker. « Il est vraiment prometteur que nous réalisions ce type de science et avec JWST, il y a de fortes chances que nous puissions non seulement faire la même chose pour différents types de supernovae, mais le faire encore mieux. »

Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et d’autres.