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De puissantes éruptions cosmiques attribuées à un brillant «  magnétar  » dans la galaxie voisine

Les astronomes ont peut-être capturé le premier bon aperçu des fusées géantes des aimants les plus puissants de l’univers.

La cause probable de ces éruptions géantes? Des tremblements d’étoiles trillions de trillions de fois plus forts que n’importe quel tremblement de terre, ont rapporté les scientifiques lors de la 237e réunion de l’American Astronomical Society, qui s’est tenue pratiquement la semaine dernière.

Les aimants les plus puissants du cosmos sont les magnétars, qui possèdent des champs magnétiques environ 100 billions de fois plus puissants que ceux de la Terre, soit 10 billions de fois celui d’un aimant de réfrigérateur ordinaire, a déclaré Kevin Hurley, astrophysicien à l’Université de Californie à Berkeley lors d’un conférence de presse tenue le 13 janvier.

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Les détections de GRB 200415A par les missions Fermi, Wind, Mars Odyssey et Swift de la NASA fournissent des bandes d’emplacements possibles, et ces bandes se chevauchent dans la région centrale de la galaxie Sculptor. (Crédit d’image: NASA GSFC / Adam Block / Mount Lemmon SkyCenter / University of Arizona)

Les magnétars sont une sorte d’étoile à neutrons qui tourne rapidement, qui est le cadavre d’une étoile morte dans une explosion catastrophique connue sous le nom de supernova. «Les magnétars sont jusqu’à mille fois plus magnétiques que les étoiles à neutrons ordinaires», a déclaré Soebur Razzaque, physicien des astroparticules à l’Université de Johannesburg et auteur principal de l’une des études présentées, dans un communiqué.

« Dans la Voie lactée, il y a des dizaines de milliers d’étoiles à neutrons », a ajouté Razzaque. « De ceux-ci, seuls 30 sont actuellement connus pour être des magnétars. »

Une fois que les magnétars sont nés, ils ne restent des magnétars que pendant environ 10000 ans avant que leurs champs magnétiques ne s’affaiblissent pour les rendre des étoiles à neutrons relativement ordinaires, a déclaré Eric Burns, astrophysicien à la Louisiana State University et co-auteur de la nouvelle étude, lors de la conférence de presse. Les magnétars sont généralement observés dans les régions de formation d’étoiles, telles que les galaxies en étoile, a-t-il noté.

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Des recherches antérieures ont découvert que les magnétars explosent régulièrement avec des sursauts de rayons X d’une durée d’environ un dixième de seconde, chacun contenant à peu près la même quantité d’énergie que le soleil dégage en un an. Dans trois cas au cours des 40 dernières années, des astronomes ont vu des magnétars dans la Voie lactée et des galaxies voisines exploser avec des explosions de rayons X et gamma encore plus brillantes et plus énergétiques. Cependant, ces fusées géantes étaient si puissantes qu’elles aveuglaient tous les capteurs qui les apercevaient, ce qui les rendait difficiles à étudier en détail.

Les chercheurs peuvent maintenant avoir le meilleur aperçu d’une torche de magnétar géante, suffisamment bonne pour les aider à en déduire ses origines possibles.

Les scientifiques ont analysé le sursaut gamma extrêmement lumineux GRB 200415A, détecté le 15 avril 2020 par cinq observatoires spatiaux formant le réseau interplanétaire. Les sursauts gamma sont les types d’explosions les plus puissants connus dans l’univers, chacun dégageant autant d’énergie en millisecondes en minutes que le soleil devrait en émettre pendant toute sa durée de vie de 10 milliards d’années.

Ce graphique montre les trois fusées géantes magnétar les plus proches jamais détectées. Le premier a éclaté en 1979 dans le Grand Nuage de Magellan; les autres ont éclaté en 1998 et 2004 dans notre galaxie. (Crédit d’image: NASA GSFC)

À son apogée, cette nouvelle explosion était environ 360 billions de fois plus lumineuse que le soleil. « Cela représente environ 100 000 ans d’énergie solaire libérée en seulement 140 millisecondes », a déclaré Hurley.

Le réseau interplanétaire a triangulé l’emplacement du sursaut gamma au centre de la galaxie Sculpteur à proximité, officiellement connue sous le nom de NGC 253, qui est située à environ 11,4 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation du Sculpteur. Les GRB précédemment détectés provenaient de relativement loin de la Voie lactée, mais le GRB 200415A provenait beaucoup plus près de chez nous, en termes cosmiques.

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Les sursauts gamma sont généralement divisés en deux groupes – longs et courts – selon qu’ils durent plus ou moins de deux secondes. Les sursauts gamma courts sont très probablement causés par les fusions d’étoiles à neutrons, tandis que les longs sursauts gamma sont liés aux supernovas.

GRB 200415A n’a duré que 140 millisecondes, soit en un clin d’œil. « C’est aussi rapide que claquer des doigts », a déclaré Oliver Roberts, astrophysicien à l’Association de recherche spatiale des universités à Huntsville, en Alabama, qui a dirigé une autre nouvelle étude sur GRB 200415A, lors de la conférence de presse.

Cette vitesse suggérerait généralement qu’il s’agissait d’un court sursaut gamma. Cependant, la configuration de la lumière observée à partir de cette explosion était très différente de celle observée à partir de courts sursauts gamma que les recherches précédentes avaient découvertes étaient causées par la collision d’étoiles à neutrons.

Au lieu de cela, le motif lumineux du GRB 200415A était une copie proche de ceux précédemment vus par des flashs magnétars géants. Celles-ci ont commencé par un flash intense d’environ un cinquième de seconde, suivi d’une série d’impulsions d’une durée d’environ deux à 12 secondes.

La cause de cette nouvelle éruption géante du magnétar était probablement un « tremblement d’étoiles » – une rupture de la croûte solide du magnétar, a déclaré Roberts. Ce tremblement de terre était énorme – magnitude 27,8 en force, soit environ mille billions de milliards (10 ^ 27, ou un 1 avec 27 zéros derrière) fois plus puissant « que le plus grand tremblement de terre terrestre connu, qui était de magnitude 9,5 [earthquake] au Chili en 1960 », a déclaré Hurley.

Les chercheurs ont suggéré que ce tremblement d’étoiles a non seulement libéré un flash lumineux de rayons gamma, mais a également chauffé la croûte du magnétar. Alors que le magnétar tourbillonne, cette croûte très chaude ressemble à une série de flashs lumineux qui s’assombrissent à mesure que la surface se refroidit, a déclaré Hurley à 45secondes.fr.

Les scientifiques ont ajouté que ce tremblement d’étoiles avait probablement également craché une goutte de plasma voyageant à environ 99% de la vitesse de la lumière, a déclaré Nicola Omodei, astrophysicien à l’Université de Stanford qui a participé à l’étude, lors de la conférence de presse.

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Après quatre jours, cette goutte a rencontré l’onde de choc créée lorsque la bulle géante de plasma autour du magnétar, connue sous le nom de magnétosphère, a percuté le milieu interstellaire de gaz et de poussière entre les étoiles à une vitesse d’environ 2,2 millions de mph (3,6 millions de km / h). Lorsque la goutte est entrée en collision avec cette onde de choc, elle a généré une autre impulsion de rayons gamma vue 19 secondes après le flash initial. Les rayons gamma dans cette deuxième explosion étaient encore plus énergétiques que ceux observés dans le premier, a-t-il noté.

Dans l’ensemble, ces nouvelles découvertes suggèrent que peut-être un petit pourcentage des sursauts gamma courts connus sont causés par des éruptions magnétar géantes, a déclaré Burns.

Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes le 13 janvier lors d’une réunion en ligne de la réunion de l’American Astronomical Society. Hurley, Roberts et leurs collègues ont détaillé leurs résultats dans deux études dans le numéro du 14 janvier de la revue Nature. Omedei et ses collègues ont détaillé leurs résultats en ligne le 13 janvier dans la revue Nature Astronomy.

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