NASA, ESA et l’équipe Hubble Heritage
Les rayons gamma constituent une large catégorie de photons à haute énergie, comprenant tout ce qui a plus d’énergie qu’un rayon X. Bien qu’ils soient souvent créés par des processus tels que la désintégration radioactive, peu d’événements astronomiques les produisent en quantités suffisantes pour être détectés lorsque le rayonnement provient d’une autre galaxie.
Cela dit, la liste est plus longue, ce qui signifie que la détection des rayons gamma ne signifie pas que nous savons quel événement les a produits. À des énergies plus basses, ils peuvent être produits dans les régions entourant les trous noirs et par les étoiles à neutrons. Les supernovae peuvent également produire une explosion soudaine de rayons gamma, tout comme la fusion d’objets compacts tels que les étoiles à neutrons.
Et puis il y a les magnétars. Ce sont des étoiles à neutrons qui possèdent, au moins temporairement, des champs magnétiques extrêmes, supérieurs à 1012 fois plus fort que le champ magnétique du Soleil. Les aimants peuvent subir des explosions, voire des explosions géantes, au cours desquelles ils émettent de grandes quantités d’énergie, notamment des rayons gamma. Ceux-ci peuvent être difficiles à distinguer des sursauts gamma générés par la fusion d’objets compacts, de sorte que les seules explosions géantes magnétiques confirmées se sont produites dans notre propre galaxie ou dans ses satellites. Jusqu’à présent, apparemment.
Qu’est-ce que c’était?
L’explosion en question a été détectée par l’ESA Observatoire Gamma intégré, entre autres en novembre 2023. GRB 231115A était court, ne durant qu’environ 50 millisecondes à certaines longueurs d’onde. Bien que des sursauts gamma plus longs puissent être produits par la formation de trous noirs lors des supernovae, ces sursauts courts sont similaires à ceux attendus lors de la fusion d’étoiles à neutrons.
Les données directionnelles d’Integral ont placé GRB 231115A juste au-dessus d’une galaxie proche, M82, également connue sous le nom de Galaxie du Cigare. M82 est ce qu’on appelle une galaxie à explosion, ce qui signifie qu’elle forme des étoiles à un rythme rapide, l’explosion étant probablement déclenchée par des interactions avec ses voisines. Dans l’ensemble, la galaxie forme des étoiles à un rythme plus de 10 fois supérieur à celui de la Voie lactée. Cela signifie beaucoup de supernovae, mais cela signifie aussi une grande population de jeunes étoiles à neutrons, dont certaines formeront des magnétars.
Cela n’exclut pas la possibilité que M82 se soit trouvé devant un sursaut gamma provenant d’un événement lointain. Cependant, les chercheurs utilisent deux méthodes différentes pour montrer que cela est assez improbable, laissant comme source la plus probable de rayons gamma quelque chose qui se passe à l’intérieur de la galaxie.
Il pourrait toujours s’agir d’un sursaut gamma se produisant au sein de M82, sauf que l’énergie totale estimée du sursaut est bien inférieure à ce que l’on pourrait attendre de ces événements. Une supernova devrait également être détectée à d’autres longueurs d’onde, mais il n’y en avait aucune preuve (et de toute façon, elles produisent généralement des sursauts plus longs). Une source alternative, la fusion de deux objets compacts tels que des étoiles à neutrons, aurait pu être détectée à l’aide de nos observatoires d’ondes gravitationnelles, mais aucun signal n’était évident à ce moment-là. Ces événements laissent également souvent derrière eux des sources de rayons X, mais aucune nouvelle source n’est visible dans M82.
Cela ressemble donc à une éruption magnétique géante, et les explications potentielles d’une brève explosion de rayonnement gamma ne fonctionnent pas vraiment pour GRB 231115A.
Vous cherchez plus
Le mécanisme exact par lequel les magnétars produisent des rayons gamma n’est pas entièrement élucidé. On pense qu’il s’agit du réarrangement de la croûte de l’étoile à neutrons, forcé par les forces intenses générées par le champ magnétique d’une intensité vertigineuse. On pense que les éruptions géantes nécessitent des intensités de champ magnétique d’au moins 1015 gauss; Le champ magnétique terrestre est inférieur à un gauss.
En supposant que l’événement ait envoyé des radiations dans toutes les directions au lieu de les diriger vers la Terre, les chercheurs estiment que l’énergie totale libérée était de 1045 ergs, ce qui correspond à environ 1022 mégatonnes de TNT. Ainsi, bien qu’il soit moins énergétique que les fusions d’étoiles à neutrons, il s’agit néanmoins d’un événement d’une énergie impressionnante.
Cependant, pour mieux les comprendre, nous avons probablement besoin de plus que les trois occurrences dans notre voisinage immédiat qui sont évidemment associées aux magnétars. Ainsi, être capable d’identifier de manière cohérente le moment où ces événements se produisent dans des galaxies plus lointaines serait une énorme victoire pour les astronomes. Les résultats pourraient nous aider à développer un modèle permettant de distinguer lorsque nous observons une éruption géante plutôt que des sources alternatives de rayons gamma.
Les chercheurs notent également qu’il s’agit de la deuxième explosion géante potentielle associée à M82 et que, comme indiqué ci-dessus, les galaxies filantes devraient être relativement riches en magnétars. Concentrer les recherches sur cette galaxie et sur des galaxies similaires est peut-être ce dont nous avons besoin pour augmenter la fréquence de nos observations.
Nature, 2024. DOI : 10.1038/s41586-024-07285-4 (À propos des DOI).
