La plus rapide des étoiles à neutrons

A l'aide de l'observatoire de rayons gamma Integral de l'ESA, des astronomes ont détecté ce qui semble être la plus rapide étoile à neutrons en rotation découverte jusqu'à aujourd'hui. Ce minuscule cadavre stellaire tourne sur lui-même 1122 fois par seconde. Si cette découverte est confirmée, elle pourrait fournir aux astronomes une chance d'en savoir plus sur les entrailles de l'étoile morte.

L'étoile à neutrons XTE J1739-285 a été découverte au cours de l'une de ses phases d'activité le 19 octobre 1999 par le satellite RXTE (Rossi X-Ray Timing Explorer) de la NASA. En août 2005, alors qu'Integral surveillait le bulbe de la Galaxie, XTE J1739-285 a commencé à se réactiver. Environ un mois plus tard, Integral détectait les premiers brefs éclats en rayons X de l'objet.


Fin octobre, Erik Kuulkers du Centre d'Opérations Scientifiques Integral, en Espagne, qui dirige le programme de surveillance du renflement galactique, informait Philip Kaaret de l'Université de l'Iowa que le phénomène s'intensifiait. Kaaret a fait en sorte que le satellite RXTE puisse observer XTE J1739-285 entre le 31 octobre et 16 novembre. Ensemble, les deux satellites ont enregistré une vingtaine d'éclats entre septembre et novembre.

Ce n'est pas parce qu'une étoile meurt que sa "vie" est terminée. Une étoile à neutrons est le minuscule vestige d'une étoile effondrée. Mesurant environ 10 kilomètres de diamètre, mais d'une masse encore équivalente à celle du Soleil, l'intérieur d'une étoile à neutrons est l'endroit le plus exotique que les astronomes puissent imaginer. Un dé à coudre de matière d'étoile à neutrons pèse une centaine de millions de tonnes.

Quand une étoile à neutrons gravite autour d'une autre étoile, son champ gravitationnel intense peut attirer la matière gazeuse de l'autre étoile et celle-ci recouvre la surface de l'étoile à neutrons. Quand cette enveloppe atteint une hauteur de 5 à10 mètres, le gaz s'enflamme dans une explosion thermonucléaire. Ce dégagement massif d'énergie dure généralement entre plusieurs secondes et plusieurs minutes et un éclat en rayons X est émis.

De précédentes observations d'autres étoiles à neutrons ont montré que les rayons X émis pendant les éclats présentent des oscillations qui correspondent au rythme de rotation de l'étoile à neutrons. Aussi les chercheurs ont commencé à analyser les oscillations des éclats de XTE J1739-285. Ce qu'ils ont trouvé était incroyable. Dans l'éclat le plus intense, enregistré par RXTE le 04 novembre, les oscillations étaient presque deux fois plus rapides que celles observées auparavant.

"Ce fut une réelle surprise", admet Kuulkers. Après avoir effectué plusieurs contrôles, l'équipe a pu conclure que les oscillations avaient effectivement lieu 1122 fois par seconde (1122 Hz).

Auparavant, les plus rapides étoiles à neutrons étaient connues pour tourner à des fréquences allant de entre 270 à 619 Hz. Certains astronomes estimaient, en utilisant des arguments statistiques, que la plus rapide des étoiles à neutrons ne pourrait dépasser 760 hertz. Mais si les nouvelles observations sont confirmées, XTE J1739-285 pulvérise cette limite.

Ceci ne signifie pas que les étoiles à neutrons peuvent tourner aussi rapidement qu'elles le veulent. Si la rotation est trop rapide, même la gravité écrasante de l'étoile ne peut retenir la matière à la surface et l'étoile se brise en fragments. La vitesse exacte de fragmentation dépend des conditions internes propres à chaque étoile à neutrons, et jusqu'ici les astronomes ne connaissent pas celles-ci avec précision.

Afin de confirmer cette découverte, désormais, tout est affaire de patience. Les astronomes vont épier, non seulement d'autres éclats de XTE J1739-285, mais également ceux d'autres étoiles à neutrons à rotation rapide.

Les chercheurs ont publié le résultat de leur travaux dans The Astrophysical Journal à paraître courant Mars 2007.