Une étoile morte émet un mélange unique de radiations

Publié par Redbran le 31/07/2020 à 13:00
Source: Université de Genève
Une collaboration internationale entre des télescopes au sol et en orbite éclaire l'un des mystères de l'univers. L'alerte a été lancée par l'observatoire spatial Integral de l'ESA, dont les données scientifiques sont traitées à l'Université de Genève.


Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) du magnétar (Un magnétar est une étoile à neutrons disposant d'un champ magnétique hyper-puissant, qui émet des radiations électromagnétiques de haute énergie, comme les rayons X et gamma. Robert Duncan et Christopher...) SGR 1935+2154. (ESA)

Un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud...) international de télescopes, dont fait partie Integral, l'observatoire spatial à haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) de l'ESA (Agence spatiale européenne), a permis de détecter un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une...) unique de radiations provenant d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la...) morte dans notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.). Cette découverte met en jeu deux phénomènes cosmiques distincts: les magnétars et les sursauts radio rapides. Les premiers sont des cadavres stellaires d'une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) équivalente à celle du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une...), mais concentrée dans une rayon d'environ 10 km, et dont les champs magnétiques sont parmi les plus intenses de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Lorsqu'ils entrent en activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.), ils peuvent produire de courtes salves de radiations de haute énergie qui durent généralement moins d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde...) et sont des milliards de fois plus lumineuses que le Soleil. Les seconds sont l'une des principales énigmes de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés...). Découverts pour la première fois en 2007, les sursauts radio rapides émettent des très puissantes ondes radio pendant quelques millisecondes seulement avant de s'estomper.

Fin avril, les astronomes ont découvert que le magnétar SGR 1935+2154, dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la...) de Vulpécule, venait d'entrer en activité et émettait non seulement ses rayons X habituels, mais aussi, au même moment, un bref sursaut d'ondes radio. "L'imageur IBIS d'Integral nous a permis de déterminer avec précision l'origine de l'émission de ces rayons X, mettant en évidence leur association avec le magnétar", explique Volodymyr Savchenko, adjoint scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes...) au Département d'astronomie de la Faculté des sciences de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Genève (UNIGE), où sont traitées les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire,...) scientifiques d'Integral. "La plupart des autres satellites impliqués dans l'étude collaborative de cet événement n'ont pas pu mesurer sa position dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) - une information cruciale pour confirmer que l'émission provenait bien de SGR 1935+2154."

Une alerte mondiale en quelques secondes

"Nous avons détecté l'émission de rayons X de haute énergie du magnétar le 28 avril, grâce aux données d'Integral", explique Sandro Mereghetti chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) à l'INAF IASF-Milano, Italie. Quelques secondes plus tard, le système de surveillance d'Integral a automatiquement alerté les observatoires du monde (Le mot monde peut désigner :) entier. Dans les heures (L'heure est une unité de mesure  :) qui ont suivi, d'autres alertes ont été émises, permettant à la communauté scientifique d'agir rapidement et d'explorer cette source plus en détail." Le même jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...), le radiotélescope (Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les...) CHIME au Canada et le Survey for Transient Astronomical Radio Emission 2 (STARE2) aux États-Unis ont permis aux astronomes au sol de repérer puis confirmer une émission d'ondes radio brève et extrêmement brillante dans la direction de SGR 1935+2154.

"C'est la toute première connexion d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré...) entre les magnétars et les sursauts radio rapides, explique Sandro Mereghetti. C'est vraiment une découverte majeure, et cela contribue à mettre en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...) l'origine de ces phénomènes mystérieux." La véritable nature des sursauts radio rapides reste en effet une énigme. Jusqu'à ce jour, aucune émission de ce type n'avait été observée dans la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se...) en provenance d'une source identifiée, pas plus qu'on ne les avait vu être associés à un autre type de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.), au-delà des ondes radio.
Ce lien nouvellement observé accrédite l'idée que les sursauts radio rapides émanent des magnétars, et démontre que les émissions de ces objets hautement magnétisés peuvent également être repérées aux longueurs d'onde radio (Les ondes radioélectriques (dites ondes radio) sont des ondes électromagnétiques dont la fréquence d'onde est par convention[1] comprise entre 9 kHz et 3000 GHz, ce qui correspond à des longueurs d'onde...). Les magnétars sont de plus en plus populaires auprès des astronomes, car on pense qu'ils jouent un rôle clé dans le déclenchement de différents événements transitoires dans l'Univers, allant des explosions de supernovae super-lumineuses aux sursauts gamma.

Quatre instruments pour scruter l'Univers

Lancé en 2002, Integral transporte une suite de quatre instruments capables d'observer et de prendre des images simultanées d'objets cosmiques en rayons gamma, en rayons X et en lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil...). Au moment de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de...), le magnétar se trouvait dans le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vision de l'instrument IBIS, ce qui a conduit à une détection automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des...) par le satellite (Satellite peut faire référence à :), alertant immédiatement les observatoires du monde entier. "Ce type d'approche collaborative et multi-longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte...) et la découverte qui en résulte soulignent l'importance d'une coordination rapide et à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...) des efforts de recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...). Integral a participé a cet effort depuis son lancement, grâce aux services novateurs de son centre de données", souligne Carlo Ferrigno, investigateur principal de l'Integral Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce...) Data Centre (ISDC) de l'UNIGE, qui distribue et contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) les données du satellite (Satellite peut faire référence à :) Integral et les logiciels nécessaires à leur traitement.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) est publiée dans The Astrophysical Journal Letters
DOI: 10.3847/2041-8213/aba2cf

Contacts:
- Carlo Ferrigno - Collaborateur scientifique
Département d'astronomie, Faculté des sciences

- Volodymyr Savchenko - adjoint scientifique
Département d'astronomie, Faculté des sciences
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