Une étoile à neutrons qui fuse tout autant qu'un trou noir

Les trous noirs ne sont pas les seuls objets de l'Univers à expulser de puissants jets depuis leurs pôles. Des étoiles en fin de vie qui se consument peuvent aussi en émettre, et les faisceaux de particules qu'elles génèrent rivalisent voire surpassent ceux engendrés par les trous noirs.


Une découverte récente, publiée dans une édition à venir de Astrophysical Journal Letters, montre que les propriétés singulières des trous noirs, telles que la présence d'un horizon des événements et l'absence d'une surface tangible, ne sont pas nécessaires pour la formation de ces puissants faisceaux.

A l'aide de l'observatoire spatial à rayons X Chandra, les scientifiques ont repéré le jet à 20 000 années-lumière de la Terre dans Circinus X-1, un système dans lequel un cadavre d'étoile en rotation connu sous le nom d'étoile à neutrons gravite autour d'une étoile normale d'une masse équivalente à plusieurs fois celle de notre Soleil. Une étoile à neutrons se forme quand la matière qui subsiste après une explosion en supernova s'effondre en un noyau dense.

De nombreux jets ont été détectés en association avec des trous noirs, mais celui de Circinus X-1 est le premier faisceau détecté en rayons X associé à une étoile à neutrons.

Sebastian Heinz de l'University du Wisconsin à Madison et ses collègues estiment qu'un pourcentage étonnamment élevé de l'énergie créée par la matière en effondrement sur l'étoile à neutrons est utilisé pour alimenter le jet. "En termes d'efficacité énergétique dans le cosmos, cette découverte montre que les étoiles à neutrons sont pratiquement au sommet de la liste. Ce faisceau est presque aussi puissant que ceux provenant des trous noirs", précise Norbert Schulz du MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Cette découverte aide également à éclaircir un mystère sur la façon dont sont créés les lobes diffus de gaz émetteurs d'ondes radio autour de Circinus X-1. Les chercheurs ont découvert que les jets de rayons X de particules de grande énergie expulsés par l'étoile à neutrons sont assez puissants pour entretenir ces lobes. "Nous avons observé d'énormes 'nuages radio' autour des trous noirs super massifs situés aux centres des galaxies", indique Heinz." Ce qui est inhabituel ici est que cette version de poche, en comparaison, est alimentée non pas par un trou noir, mais par une étoile à neutrons."

La découverte de Heinz et son équipe est basée sur leur détection de deux dispositifs étendus en forme de V dans leurs observations de Circinus X-1 et les chercheurs supposent qu'ils pourraient s'agir des "parois" externes d'un immense jet. Ils se situent à 5 années-lumière de l'étoile à neutron et pourraient constituer le contour d'un énorme faisceau. Une autre possibilité serait que ces dispositifs représentent deux faisceaux séparés plus étroits créés à des moments différents, l'étoile à neutrons oscillant dans l'espace à la façon d'une toupie. Si ce deuxième scénario s'avère correct, Circinus X-1 posséderait un des plus longs et étroits jets découverts jusqu'ici, surpassant ceux détectés autour des trous noirs.