Rémanents de supernovae

Les graphes sont de François-Xavier N5FXH et Rémi F6CNB

Un rémanent de supernova (SNR en anglais) est la matière éjectée lors de l’explosion d’une étoile en supernova. Il existe deux voies possibles qui aboutissent à la création d’un rémanent :

  • une étoile massive cessant de générer de l’énergie par l’intermédiaire de la fusion nucléaire dans son cœur, et finissant par s’effondrer sous l’effet de sa propre pesanteur. On parle de supernova à effondrement de cœur, au centre duquel se trouve un résidu compact (étoile à neutrons ou trou noir). Alors que l’étoile massive fait plus de 8 masses solaires, le résidu compact fait de l’ordre de 1,5 masse solaire ;
  • une naine blanche ayant accumulé assez de matière provenant d’une étoile voisine ou entrant en collision avec celle-ci pour atteindre la masse critique qui engendre une explosion thermonucléaire. On parle de supernova thermonucléaire. Dans le cas où il y a accrétion de matière et non collision, l’étoile compagnon peut éventuellement survivre à l’explosion. L’étoile qui explose est en revanche totalement détruite, sans laisser de résidu compact derrière elle.

Observation du rémanent de supernova dans la dentelle du Cygne – W78 – SNR G074.0-08.6

Les Dentelles du Cygne (GALEX) ; champ d’environ 3,8°

Ascension droite20h 51m 6s
Déclinaison+30° 41′ 0″
Coordonnées galactiques = 074,01 · b = −08,57
Taille angulaire 230×160 (minute d’angle)
Densité de flux à 1 GHz 210 Jy
Indice spectralVariable
Distance (kpc)environ 0,44 kpc (∼1 440 a.l.)
Méthode d’estimation de la distanceMouvement propre observé en optique
Aspect en radioCoquille, plus brillante dans la région nord est, quasi inexistante au sud
Aspect enCoquille dans le domaine des X mous
Aspect en optiqueBoucle filamentaire, dont la part nord est la plus brillante et dont les régions sud et ouest sont mal définies
Autres désignationsSNR G074.0-08.6, SNR G072.4-09.5, Cygnus X-5, CTA 93, CTB 99, Sh2-103, W 78

Les Dentelles du Cygne forment un rémanent de supernova dont l’explosion remonterait à une dizaine de milliers d’années. Elles se situent dans la constellation du Cygne. Le nom normalisé de ce rémanent est SNR G074.0-08.6, qui est quelquefois également appelé boucle du Cygne, terme issu de la traduction littérale de son nom anglais (Cygnus Loop).

Cet objet est très vaste (une dizaine de degrés carrés) et très morcelé, notamment dans le domaine visible. Il n’a reçu que récemment une désignation qui s’applique à l’objet tout entier. On retrouve notamment les Dentelles du Cygne dans le catalogue Sharpless sous la désignation de Sh2-103.

Il n’a pas été possible d’identifier un signal en provenance de cette radiosource. Nous programmerons de nouveaux essais quand la nouvelle source de l’antenne aura été installée.

Credit: J.J. Hester (Arizona State University), and NASA

Observation de transits de W44 et W51

Spectres continus de W44 et W51 superposés au H1 galactique (F6CNB)
Transits de W44 et W51 (F6CNB)

Gamma-Cygni – G78.2+2.1

18 décembre 2022 – Observation du SNR Gamma-Cygni

Transit réalisé par François-Xavier N5FXH. Cette figure ressemble beaucoup à celle dessinée avec les précédentes observation de 2021. Voir la page de résultats de l’observation de Cygnus A et la page consacrée à l’observation de Cygnus-X.

Nous pensions avoir enregistré en 2021 Cygnus A et Cygnus X, et il semble que la radiosource est plus précisément SNR G078.2+02 qui est plus complètement analysée ci-dessous.

17 décembre 2022 – Observation du SNR Gamma-Cygni

SNR Gamma-Cygnimatrice 15 (DEC) x 15 (AD)
SNR Gamma-Cygni – matrice 15 (DEC) x 13 (AD)

Décembre 2022 – Observation du SNR Gamma-Cygni

Ce rémanent de supernova sera une des prochaines cibles d’observation du radiotélescope. L’appellation dans l’application Cartes du Ciel G078.2+02.1 correspond au catalogue de Green que nous avons téléchargé. Son diamètre apparent est de 60 arcminutes. Son flux est de 320 Jy à 1GHz ce qui en fait un bon candidat pour l’observation par le radiotélescope. Ses coordonnées sont : Moyenne de la date AD: 20h21m39.2s DE:+40°30’26 ». Lever : Horizon local 11h24m02s. Transit : 15h42m59s. Coucher : Horizon local de la Villette 20h08m53s.
Gamma Cygni (γ Cyg / γ Cygni), également nommée Sadr, est la deuxième étoile la plus brillante de la constellation du Cygne. Sadr est une supergéante jaune de type spectral F8 Ib. L’étoile est encerclée par une nébuleuse diffuse appelée IC 1318, également appelée la nébuleuse du Papillon ou encore la Région de Gamma Cygni. Le SNR est à proximité avec présence d’un pulsar variable très étudié PSR J2021+4026. Cette région complexe de la Voie Lactée coche toutes les cases !

Bibliographie :

W44 – 3C392

8 décembre 2022 – Le rémanent de supernova G034.7-00.4 revisité

Programmer une série de 15 x 15 observations toutes les minutes est devenu facile grâce à l’utilisation de trois processus. Le premier est la localisation de la cible astronomique voulue avec une application comme Cartes du Ciel qui effectue tous les calculs nécessaires à partir des catalogues astronomiques pour le lieu et l’heure d’observation. L’interface entre Cartes du Ciel et le radiotélescope passe par un serveur et un pilote logiciels tirant partie des ressources de la librairie INDI. Avec Cartes du Ciel il est ainsi possible de pointer le radiotélescope sur et de poursuivre une radiosource.

Le site temps réel affiche en permanence les données enregistrées en continu (actuellement 40 secondes toutes les minutes) sous forme d’intensité du signal en fonction du temps (transit) et densité de flux en fonction de la fréquence (spectre absolu et relatif et spectrogramme). Pour des observations plus élaborées nous utilisons des applications en langage Python qui dialoguent avec le serveur INDI pour commander l’orientation du radiotélescope.

Il existe deux types d’applications. Des applications qui orientent le radiotélescope selon les coordonnées de la cible visée avec une anticipation de l’ascension droite et arrête l’instrument sans effectuer de poursuite. La non compensation de la rotation de la Terre résulte dans le passage tôt ou tard de la cible astronomique dans le faisceau de l’antenne arrêtée à la déclinaison de celle-ci. Ainsi s’effectue un transit de la radiosource devant le radiotélescope.

Un autre type d’application effectue un balayage autour de la radiosource visée selon une ou plusieurs matrices carrées, rectangulaires ou losangiques. Les résultats des enregistrements sont analysés en fonction de l’intensité du signal autour de 1418 MHz et des coordonnées angulaires de la radiosource. On peut ainsi dessiner des cartes de la radiosource. La dernière exploration de ce type a consisté à demander une série d’enregistrements selon une matrice de 15 x 15 positions autour du rémanent d’une supernova galactique, W44.

Matérialisation de la matrice de 15×15 directions autour de W44 – Carte N5FXH
Évolution du niveau de signal de W44 en fonction de l’Ascension Droite et de la Déclinaison
Carte du signal H1 galactique dans la direction de W44 (crédit N5FXH)
Carte du rayonnement continu (hors H1) dans la direction de W44 – matrice de 15 x 15 x 0,2 degrés – N5FXH

Le troisième mode d’observations est réservé à des utilisateurs autorisés qui souhaitent disposer des données pour compléter les analyses en différé. Pour cela il existe une interface dédiée sur laquelle sont configurables les paramètres d’acquisition. L’accès au site est possible sur autorisation individuelle.

5 décembre 2022 – Observation du rémanent de supernova G034.7-00.4

Le catalogue de Green a été récemment mis à jour (2019). Il répertorie 294 rémanents de supernovae dans la Galaxie. Un des plus puissants est W44 avec 240 Jy à 1GHz.

D’autres radiosources potentielles ne sont pas observables par le radiotélescope, soit parce qu’elle ne sont visibles que de l’hémisphère sud soit parce que leur déclinaison est en deçà de -23 degrés qui est la limite de notre instrument vers le sud.

Parmi les candidates actuellement potentiellement observables (densité de flux supérieure à 200 Jy) se trouvent des radiosources déjà observés à la Villette (**) :

J. Astrophys. Astr. (2019) 40:36 Page 3 of 12 36
Table 1. 294 Galactic supernova remnants: summary data.

Ce site propose quelques illustrations de RSN (Rémanents de supernova).

Différents essais d’enregistrement du signal de la radiosource IC443 n’ont pas été un succès certainement parce que le signal était dans le bruit de fond du fait de la médiocre sensibilité actuelle du radiotélescope. Dans le catalogue de Green son flux n’est que de 165 Jy/1GHz. En revanche du fait de sa densité de flux il devait être possible d’observer le rémanent de supernova W44. Dans le but de localiser la radiosource nous avons demandé à Patrick Villaney, auteur de Cartes du Ciel, de nous aider à incorporer un catalogue des rémanents de supernovae dans son application. Dans le catalogue de Green de 2019 la radiosource qui correspond à W44 est SNR G034.7-00.4. Dans le nom et le tableau ci-dessus le nombre 034.7 correspond à la longitude galactique (l) et -00.4 correspond à la latitude galactique (b) de la radiosource.

Contrairement à la version Windows, sous Linux nous n’avons pas encore su ajouter le catalogue de Green, mais nous avons pu ajouter W44 à la main dans la liste des objets astronomiques personnels de l’application Cartes du ciel (Skychart). Menus : Paramètres – Catalogues – Objets personnels :

NGP (North Galactic Pole) 12h51m26s +27d07m42s 0 14 0.00 30.00 0 Exemple d’objet utilisateur: le pôle galactique nord
W44 18h56m00s +01d22m00s 1 2 0.00 30.00 65535 Rémanent de super nova 35×27′ dF à 1GHz 240 Jy

Cette nébuleuse de vent de pulsar, en abrégé PWN (de l’anglais pulsar wind nebula), ou un plérion, est un rémanent de supernova dont l’intensité décroit du centre au bord. On parle également de rémanent « plein »

W44 est située dans la Voie Lactée qui est une importante source de signal H1. L’analyse de fréquence permet cependant de dissocier la raie spectrale hydrogène du bruit propre continu de W44 qui dépasse faiblement le bruit de fond.

Nous avons tout d’abord effectué plusieurs observations en pointant le radiotélescope dans la direction de la radiosource puis en arrêtant le moteur de poursuite de manière à obtenir des semi transits.

Cinq transits successifs de la radiosource W44

La reproductibilité de ces transits a confirmé la possibilité d’enregistrer W44 dont les dimensions angulaires sont 35 x 27 minutes d’arc et la densité de flux 240 Jansky à 1 GHz. Le spectrogramme des semi transits montre verticalement la forte intensité de la raie hydrogène H1 traversée par les bandes horizontales du bruit continu de la radiosource.

Spectrogramme thermiques (émission continue) des transits de W44
Matérialisation des régions visées sur la carte du ciel du site temps réel

Une première carte de la radiosource a ensuite été construite à partir d’une campagne d’observation de 9×9 positions espacées de 0,2 degrés autour de la radiosource.

W44 – matrice de 9×9 enregistrements de 40 sec – Crédit N5FXH

Bibliographie :

Images radio et rayons X de G034.7-00.4
Image composite Rayon X et infra rouge de W44 par le satellite Chandra

IC443

IC 443, ou SNR G189.0+03.0, est un rémanent de supernova situé dans la constellation des Gémeaux. De taille angulaire importante (45 minutes d’arc, soit une fois et demi le diamètre apparent de la Lune), et assez lumineux tant en X qu’en radio, il fait partie des rémanents de supernova les plus étudiés, une des raisons étant qu’il représente un prototype de rémanent interagissant avec le milieu interstellaire environnant.

Un rémanent de supernova est un objet particulièrement intéressant à observer pour les informations qu’il apporte sur l’évolution de l’univers.

Dans le catalogue de Green le flux d’IC443 est de 165 Jy :

189.1 +3.0 06 17 00 +22 34 45 C 165 0.36 IC443, 3C157

Une image composée radio (LoTSS ; violet), UV (GALEX ; jaune) et rayons X (ROSAT ; bleu) du reste de la supernova de la boucle Cygnus. Cette structure spectaculaire de la Voie lactée est quelque chose à attendre avec impatience dans les futures publications de données LoTSS, car l’enquête commence maintenant à explorer notre Galaxie.

Nouvelle observation des transitions de Taurus A* (nébuleuse du Crabe, M1) et de la radiosource IC443 dans la nuit du 30 novembre au 1er décembre 2022.

Taurus A et IC 443 – Crédit N5FXH

Les spectrogrammes ci-dessus montrent le fort signal de la raie hyperfine hydrogène autour de 1420,4 MHz. Les lignes bleues pâles horizontales traduisent le spectre continu de la radiosource Taurus A* au moment du transit de la nébuleuse du Crabe devant le radiotélescope. Le signal équivalent d’IC443 n’est pas visible 43 minutes après celui de Taurus A* en raison de sa faible densité de flux qui est confondue avec le niveau le plus faible de couleur bleu foncée.

Compte rendu de l’observation de la radiosource IC 443 avec le radiotélescope de la Villette le 25 novembre 2022.

La nébuleuse de la méduse IC443
Image radio du rémanent de supernova IC 443

25 novembre 2022 – observation des transits de deux radiosources

Les transits de deux radiosources rémanentes de supernovae ont été observées sur le site temps réel récemment augmenté d’un spectrogramme par Rémi F6CNB /N5CNB. Les détails de ces observations seront progressivement présentés ici et sur les pages respectives des radiosources Taurus A* ( AD 05h 34m 31,97s ; Dec +22° 00′ 52,1″ ) et de la nébuleuse IC 443 ( AD 06h 17m 13s ; Dec +22° 31′ 05′′).

Quarante trois minutes après le transit de M1 nous avons enregistré le transit d’IC443 à la même déclinaison que Taurus A* dont la densité de flux est de 1040 Jy et celle d’IC 443 de seulement 160 Jy à 1 GHz.

Ceci a été possible parce que le lobe de l’antenne du radiotélescope est circulaire et large de 1,47 degrés (88,2 minutes d’arc) pour une réduction de gain de moitié. En visant une déclinaison de +30 minutes on devrait recueillir signal d’IC443 sensiblement meilleur.

Transits respectifs de Taurus A* et IC443 – champ d’observation du radiotélescope 1,47 degrés à -3dB

Remarque : on pourra tenter d’effectuer une observation par quadrillage de cette nébuleuse dont le diamètre apparent est 1,5 fois celui de la Lune et par la suite (quand la sensibilité de la réception aura été améliorée par le changement du préamplificateur) inclure la nébuleuse d’émission voisine IC 444 (AD 6h31min; Dec +23°06′ – 32 arcminutes carrés) ?

Bibliographie :