Le 12 novembre 2023, le satellite INTEGRAL de l’Agence spatiale européenne a détecté une gigantesque émission de rayons gamma. Bien que cela n’ait duré qu’un dixième de seconde, les astronomes du monde entier ont été immédiatement alertés et se sont précipités pour pointer leurs instruments vers l’espace lointain pour en trouver la Source. C’est alors que la situation prend une drôle de tournure.
Les rayons gamma sont des jets d’énergie particulièrement brillants qui proviennent de l’espace lointain et peuvent occasionnellement frapper la Terre. Les astronomes familiers de ce phénomène, observé depuis les années 1960, ont d’abord soupçonné que l’éruption de novembre était le résultat de la collision de deux étoiles à neutrons lointaines, noyaux denses qui constituent les restes d’étoiles mortes ayant explosé. dans les supernovas. En effet, lors de leur collision, ces étoiles peuvent exploser et émettre de nombreux rayonnements, comme des rayons gamma, suivis d’ondes gravitationnelles.
“S’il s’agissait d’un sursaut gamma classique, nous nous serions attendus à observer ce que nous appelons sa rémanence”, explique Sandro Mereghetti, chercheur à l’Istituto di astrofisica spaziale e fisica cosmica di Milano, en Italie. “Même les sursauts gamma les plus légers sont suivis d’une émission [rémanente] de rayonnement dans les rayons X, l’optique et la radio pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours. »
Or, ce n’est pas du tout ce que les astronomes ont observé à la suite du éclair novembre dernier.
Les radiographies étaient introuvables. Une équipe de scientifiques, dont Mereghetti, émettait alors l’hypothèse que la Source du rayonnement gamma pourrait en réalité être l’un des phénomènes les plus rares et les plus puissants de l’Univers : une éruption géante émise par un magnétar, un type d’étoile à neutrons extrêmement magnétique qui, malgré sa petite taille, comparable à celle d’une petite ville, a la même masse que notre Soleil.
Comme toutes les étoiles à neutrons, les magnétars naissent de l’effondrement d’étoiles beaucoup plus grosses. Mais pour des raisons encore mystérieuses aux astronomes, ces étoiles possèdent des champs magnétiques particulièrement intenses, des milliers de fois plus puissants que ceux des autres étoiles à neutrons.
“Les magnétars tirent leur énergie de la désintégration du champ magnétique”, révèle Mereghetti. « Ce processus génère beaucoup de chaleur, donc ces objets sont très chauds, ce qui provoque l’émission d’éruptions géantes. » Selon le chercheur, cela se produit lorsque les lignes du champ magnétique de l’étoile finissent par se rompre. Un processus similaire se produit sur le Soleil, provoquant des explosions d’énergie appelées éjections de masse coronale (CME) qui, si elles atteignent la Terre, peuvent entraîner la formation d’aurores boréales.
Bien que très puissants, car composés de milliards de tonnes de plasma, ces CEM apparaissent néanmoins inoffensifs à côté d’une éruption de magnétar géant, qui peut émettre, en seulement un centième de seconde, autant d’énergie que le Soleil en émet en un million d’années. .
« Les étoiles à neutrons constituent la matière la plus dense de l’Univers ; “Si vous ajoutez encore plus de masse, ils finissent par s’effondrer en un trou noir, ce qui est une absence de matière”, explique Eric Burns, professeur adjoint d’astrophysique à la Louisiana State University, qui n’a pas participé à ces nouveaux travaux. « Cette densité extrême permet à ces objets de posséder des champs magnétiques incroyablement puissants. S’ils n’étaient pas aussi denses, les champs magnétiques les désintégreraient. »
En raison de ces conditions uniques, les magnétars sont des objets rares, et leurs éruptions sont encore plus rares. Selon Mereghetti, alors que les sursauts gamma sont détectés environ une fois par mois, au cours des cinquante dernières années, seules trois éruptions magnétar géantes ont été repérées au milieu des 100 milliards d’étoiles de la Voie lactée. Et il est encore plus difficile de repérer de telles éruptions en dehors de notre galaxie, car le détecteur doit être pointé dans la bonne direction et pouvoir différencier leur rayonnement des autres sources de sursauts gamma.
C’est pourtant ce que Merenghetti et ses collègues ont réussi à faire pour la toute première fois.
Dans un nouvel article publié dans la revue NatureMereghetti et son équipe expliquent que l’éruption détectée en novembre 2023 est le résultat de l’éruption géante d’un magnétar situé dans la galaxie M82, située à 12 000 années-lumière.
« Quelques cas de découvertes d’éruptions géantes dans des galaxies étrangères ont été rapportés dans le passé, mais ils étaient incertains. Cela s’avère beaucoup plus convaincant, car c’est le mieux localisé et le résultat d’une bien meilleure procédure. »
Les astronomes sont « exceptionnellement enthousiasmés » par ces résultats, notamment parce qu’ils proviennent de la galaxie M82, admet Burns. En raison de sa proximité avec une autre galaxie, M82 abrite de nombreuses étoiles massives, dix fois plus nombreuses que notre Voie lactée. De plus, les étoiles y vivent vite et sont très brillantes, ce qui en fait un objet d’étude particulièrement intéressant.
« Nous pensons qu’il y a pas mal de magnétars dans M82. La découverte de cet événement dans cette galaxie plutôt que dans une autre n’est donc peut-être pas une coïncidence », suggère Mereghetti.
La découverte de son équipe était purement fortuite : en effet, au moment de l’émission de rayons gamma, l’INTEGRAL était déjà orienté vers les environs de M82. Le satellite lui-même devrait bientôt rentrer dans l’atmosphère terrestre, et aucun remplacement n’est encore prévu : d’ici là, la galaxie M82 fera donc l’objet d’une attention accrue dans l’espoir de repérer de nouvelles éruptions géantes, selon Mereghetti. Ceux-ci pourraient fournir aux astronomes des données précieuses sur les propriétés physiques des champs magnétiques intenses et le cycle de vie des étoiles.
« Les étoiles naissent, vivent, meurent, explosent et produisent d’autres étoiles », poursuit-il. « Il existe un cycle, une sorte de biologie dans l’Univers, et les magnétars constituent l’un des éléments de la structure évolutive de la vie des étoiles. »
