Grâce aux satellites de l’ESA, une équipe internationale a détecté une éruption géante provenant d’un magnétar, une étoile à neutrons extrêmement magnétique.
Plus précisément, alors que le satellite INTEGRAL de l’ESA observait le ciel, il a détecté une explosion de rayons gamma (photons de haute énergie) provenant de la galaxie voisine M82. Quelques heures plus tard, le télescope spatial à rayons X XMM-Newton de l’ESA a recherché une lueur provenant de l’explosion, mais n’en a trouvé aucune. Ainsi, l’équipe de recherche, composée de membres de l’Université de Genève (UNIGE), a réalisé que l’explosion devait être une éruption extragalactique d’un magnétar, une jeune étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique exceptionnellement puissant. La découverte est publiée dans la revue « Nature ».
“Les données satellitaires ont été reçues au Centre de Données Scientifiques INTEGRAL (ISDC), basé sur le site Ecogia du Département d’Astronomie de l’UNIGE, d’où une alerte sursaut gamma a été envoyée aux astronomes du monde entier, seulement 13 secondes après sa détection”, explique dans un communiqué Carlo Ferrigno, chercheur associé senior au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, PI de l’ISDC et co-auteur de la publication.
Le logiciel IBAS (Integral Burst Alert System) a donné une localisation automatique coïncidant avec la galaxie M82, à 12 millions d’années-lumière. Ce système d’alerte a été développé et exploité par des scientifiques et ingénieurs de l’UNIGE en collaboration avec des collègues internationaux.
“Nous avons tout de suite compris qu’il s’agissait d’une alerte particulière. Les sursauts gamma proviennent d’endroits lointains et de n’importe où dans le ciel, mais ce sursaut provenait d’une galaxie proche et brillante”, explique Sandro Mereghetti de l’Institut national d’astrophysique (INAF-IASF). à Milan, auteur principal de la publication. et collaborateur de l’IBAS. L’équipe a immédiatement demandé au télescope spatial XMM-Newton de l’ESA d’effectuer une observation de suivi du lieu de l’explosion dès que possible. S’il s’agissait d’un bref sursaut gamma, provoqué par la collision de deux étoiles à neutrons, la collision aurait créé des ondes gravitationnelles et aurait produit une lueur dans les rayons X et la lumière visible.
Cependant, les observations XMM-Newton n’ont montré que les gaz chauds et les étoiles de la galaxie. À l’aide de télescopes optiques au sol, notamment le Telescopio Nazionale Galileo italien et l’Observatoire français de Haute Provence, ils ont également recherché un signal en lumière visible, quelques heures seulement après l’explosion, mais encore une fois, ils n’ont rien trouvé. En l’absence de signal dans les rayons X et la lumière visible, et sans ondes gravitationnelles mesurées par les détecteurs sur Terre (LIGO/VIRGO/KAGRA), l’explication la plus sûre est que le signal provenait d’un magnétar.
“Lorsque des étoiles d’une masse supérieure à huit fois celle du Soleil meurent, elles explosent en une supernova qui laisse derrière elles un trou noir ou une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons sont des restes stellaires très compacts avec plus de masse que celle du Soleil, regroupés dans un sphère de la taille du canton de Genève. Ils tournent rapidement et possèdent de puissants champs magnétiques. explique Volodymyr Savchenko, chercheur associé principal au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE et co-auteur de la publication. Certaines jeunes étoiles à neutrons possèdent des champs magnétiques extrêmement puissants, plus de 10 000 fois supérieurs à ceux des étoiles à neutrons classiques. C’est ce qu’on appelle des magnétars. Ils émettent de l’énergie sous forme d’éruptions cutanées, et parfois ces éruptions sont gigantesques.
Cependant, au cours des 50 dernières années d’observations de rayons gamma, seules trois éruptions géantes ont été identifiées à partir de magnétars de notre galaxie. Ces explosions sont très fortes : l’une, détectée en décembre 2004, s’est produite à 30 000 années-lumière de nous, mais était quand même suffisamment puissante pour affecter les couches supérieures de l’atmosphère terrestre, ainsi que les éruptions solaires, qui viennent de bien plus près de nous.
L’éruption détectée par INTEGRAL est la première confirmation ferme d’une éruption magnétar en dehors de la Voie Lactée. M82 est une galaxie brillante où se produit la formation d’étoiles. Dans ces régions, des étoiles massives naissent, vivent des vies courtes et turbulentes et laissent derrière elles une étoile à neutrons. “La découverte d’un magnétar dans cette région confirme qu’il s’agit probablement de jeunes étoiles à neutrons”, ajoute Volodymyr Savchenko. La recherche d’autres magnétars se poursuivra dans d’autres régions de formation d’étoiles extragalactiques, afin de comprendre ces objets astronomiques extraordinaires. Si les astronomes parviennent à en trouver beaucoup plus, ils pourront commencer à comprendre à quelle fréquence ces éruptions se produisent et comment les étoiles à neutrons perdent de l’énergie au cours du processus.
Des sursauts d’une durée aussi courte ne peuvent être capturés que par hasard lorsqu’un observatoire est déjà pointé dans la bonne direction. Cela rend INTEGRAL, avec son grand champ de vision, plus de 3000 fois plus grand que la zone du ciel couverte par la Lune, si important pour ces détections.
Carlo Ferrigno conclut : “Notre système de traitement automatique des données est très fiable et nous permet d’alerter immédiatement la communauté.” Lorsque des observations inattendues comme celle-ci sont détectées, INTEGRAL et XMM-Newton peuvent faire preuve de flexibilité dans leurs calendriers, ce qui est essentiel pour les découvertes urgentes. Dans ce cas, si les observations avaient été faites juste un jour plus tard, il n’y aurait pas eu de preuves aussi solides qu’il s’agissait d’un magnétar et non d’un sursaut gamma.
