Naissance du magnétar vu pour la première fois

Deux étoiles à neutrons ont claqué ensemble loin de Terre. L’énergie de leur collision illumina leur coin du ciel avec un bref éclair de rayonnement gamma, suivi d’une lueur plus douce et plus durable sur électromagnétique spectre. En regardant dans cette lumière qui s’estompe, les chercheurs ont repéré un infrarouge signal – la toute première signature enregistrée, pensent-ils, d’un mastodonte cosmique nouveau-né, un magnétar.

Un magnétar est une étoile à neutrons avec un champ magnétique exceptionnellement fort. Les astronomes ont repéré des magnétars ailleurs dans l’univers, mais ils n’en ont jamais vu naître. Cette fois, les chercheurs soupçonnaient avoir repéré un magnétar nouveau-né à cause d’un motif inhabituel de lumière clignotante. Tout d’abord, il y a eu une courte rafale ultra-lumineuse de rayonnement gamma (GRB). Puis il y eut un «kilonova» brillant et durable, signe révélateur de la collision d’étoiles à neutrons. Et cette lueur était beaucoup plus brillante que d’habitude, suggérant un phénomène que les astronomes n’avaient jamais vu auparavant.

Pour détecter les collisions d’étoiles à neutrons, les scientifiques recherchent à la fois des GRB courts et des sources lumineuses plus durables provenant de la collision.

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Dans des circonstances normales, a déclaré Wen-fai Fong, un astrophysicien de l’Université du Nord-Ouest qui a dirigé la recherche, la lueur laissée par une collision d’étoiles à neutrons comporte deux parties: il y a une «rémanence» de courte durée, qui dure quelques jours et résulte de s’éloignant de la collision et claquant à grande vitesse dans la poussière et le gaz entre les étoiles. Et puis il y a la lueur « kilonova » des particules agitées tourbillonnant autour du site de collision.

L’événement récent, appelé GRB 200522A, avait un kilonova visible, mais quelque chose était différent.

Les scientifiques savent, d’après leurs modèles et leurs observations précédentes, à quel point une kilonova devrait être brillante. GRB 200522A était beaucoup plus lumineux, en particulier dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique.

« Je peux compter sur mes mains le nombre de kilonovas qui ont été découverts à partir de courts sursauts gamma », a déclaré Fong à 45Secondes.fr. « Mais c’était 10 fois plus brillant que n’importe lequel d’entre eux. »

Pour expliquer pourquoi le kilonova était si brillant, les chercheurs ont dû déterminer quel nouvel ingrédient était présent à la suite de la collision d’étoiles à neutrons.

« Nous nous sommes installés sur un très grand magnétar », a déclaré Fong.

Comme un patineur artistique tourbillonnant rapprochant ses bras de son corps, les deux étoiles à neutrons en orbite se sont combinées pour former un magnétar à rotation plus rapide. Ses puissants champs magnétiques agissaient comme les lames d’un mixeur, remuant les particules de kilonova déjà sous tension, les rendant encore plus brillantes.

Il y a aussi d’autres explications, selon les chercheurs.

Une possibilité est un «choc inversé». Deux vagues de particules rapides de la rémanence auraient pu se briser l’une dans l’autre. Si les conditions étaient parfaites, cet accident pourrait imiter un magnétar nouveau-né. De même, certaines particules radioactives en décomposition inattendues dans le kilonova auraient pu rendre le GRB 200522A plus brillant. Mais Fong a déclaré que ces deux scénarios étaient peu probables.

En supposant qu’il s’agisse d’un magnétar, a déclaré Fong, les futures observations devraient révéler radio émissions du site distant. Et un jour, le télescope spatial James Webb, pas encore lancé, devrait être en mesure de scruter davantage les courts sites GRB, révélant des détails encore invisibles de ces collisions.

L’article décrivant le travail de Fong et de ses collègues a été publié aujourd’hui (12 novembre) dans The Astrophysical Journal.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.