La nébuleuse du Crabe est le résultat d'un effondrement du noyau d'une supernova qui a entraîné la mort d'une étoile massive. L’ explosion de la supernova elle-même a été observée sur Terre en 1054 CE et était suffisamment brillante pour être vue de jour. Le reste beaucoup plus faible observé aujourd’hui est une coquille de gaz et de poussière en expansion, ainsi qu’un vent sortant alimenté par un pulsar, une étoile à neutrons en rotation rapide et hautement magnétisée.
La nébuleuse du Crabe est également très inhabituelle. Sa composition atypique et sa très faible énergie d'explosion ont conduit les astronomes à penser qu'il s'agissait d'une supernova à capture d'électrons, un type rare d'explosion qui se produit à partir d'une étoile avec un noyau moins évolué composé d'oxygène, de néon et de magnésium, plutôt que d'une étoile avec un noyau moins évolué composé d'oxygène, de néon et de magnésium. noyau de fer plus typique.
Les efforts de recherche antérieurs ont calculé l'énergie cinétique totale de l'explosion sur la base de la quantité et de la vitesse des éjectas actuels. Les astronomes en ont déduit que la nature de l'explosion était d'une énergie relativement faible (moins d'un dixième de celle d'une supernova normale) et que la masse de l'étoile progénitrice était comprise entre huit et 10 masses solaires , oscillant sur la fine ligne entre les étoiles. qui subissent une mort violente en supernova et ceux qui ne le font pas.
Cependant, des incohérences existent entre la théorie de la supernova à capture d'électrons et les observations du Crabe, en particulier le mouvement rapide observé du pulsar. Ces dernières années, les astronomes ont également amélioré leur compréhension des supernovae d’effondrement du noyau de fer et pensent désormais que ce type peut également produire des explosions de faible énergie, à condition que la masse stellaire soit suffisamment faible.
Pour réduire le niveau d'incertitude sur l'étoile progénitrice du Crabe et la nature de l'explosion, l'équipe scientifique a utilisé les capacités spectroscopiques de Webb pour se concentrer sur deux zones situées dans les filaments internes du Crabe.
Les théories prédisent qu'en raison de la composition chimique différente du noyau d'une supernova à capture d'électrons, le rapport d'abondance du nickel sur le fer (Ni/Fe) devrait être beaucoup plus élevé que le rapport mesuré dans notre soleil (qui contient ces éléments des générations précédentes de étoiles). Des études menées à la fin des années 1980 et au début des années 1990 ont mesuré le rapport Ni/Fe chez le Crabe à l'aide de données optiques et proche infrarouge et ont noté un rapport d'abondance Ni/Fe élevé qui semblait favoriser le scénario de supernova à capture d'électrons.
Le télescope Webb, grâce à ses capacités infrarouges sensibles, fait désormais progresser la recherche sur la nébuleuse du Crabe. L'équipe a utilisé les capacités spectroscopiques de MIRI pour mesurer les raies d'émission du nickel et du fer, ce qui a permis d'obtenir une estimation plus fiable du rapport d'abondance Ni/Fe. Ils ont constaté que le rapport était toujours élevé par rapport au soleil, mais seulement modestement et bien inférieur par rapport aux estimations précédentes.
Les valeurs révisées sont cohérentes avec la capture d'électrons, mais n'excluent pas une explosion d'effondrement d'un noyau de fer provenant d'une étoile de masse similaire. (Des explosions d'énergie plus élevée provenant d'étoiles de masse plus élevée devraient produire des rapports Ni/Fe plus proches des abondances solaires.) Des travaux d'observation et théoriques supplémentaires seront nécessaires pour distinguer ces deux possibilités.
En plus d'extraire des données spectrales de deux petites régions de l'intérieur de la nébuleuse du Crabe pour mesurer le rapport d'abondance, le télescope a également observé l'environnement plus large du reste pour comprendre les détails de l'émission synchrotron et de la répartition de la poussière.
Les images et les données collectées par MIRI ont permis à l'équipe d'isoler l'émission de poussière au sein du crabe et de la cartographier en haute résolution pour la première fois. En cartographiant l'émission de poussière chaude avec Webb, et même en la combinant avec les données de l'Observatoire spatial Herschel sur les grains de poussière plus froids, l'équipe a créé une image complète de la répartition de la poussière : les filaments les plus externes contiennent de la poussière relativement plus chaude, tandis que les grains plus froids prédominen près du centre.
Plus d'informations : Tea Temim et al, Dissection de la nébuleuse du crabe avec JWST : vent de pulsar, filaments poussiéreux et contraintes d'abondance de Ni/Fe sur le mécanisme d'explosion, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI : 10.3847/2041-8213/ad50d1
Fourni par le centre d'information ESA/Hubble