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Les r�sultats de cette recherche ont �t� publi�s le 20 mai dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Les magn�tars comptent parmi les objets les plus magn�tiques de l'Univers.
Cr�dit: ESA
Des explosions stellaires hors norme
Les supernovas � effondrement de coeur se produisent lorsqu'une �toile, bien plus massive que notre Soleil, �puisant son carburant, s'effondre sur elle-m�me avant d'exploser. Cet effondrement peut donner naissance � une �toile � neutrons de la taille d'une ville, voire � un trou noir encore plus petit. L'onde de choc projette alors le reste de l'�toile dans l'espace, formant un nuage de gaz ionis�, chaud et dense, qui s'�tend rapidement.
Au cours des deux derni�res d�cennies, pr�s de 400 supernovas exceptionnelles de ce type, baptis�es supernovas superlumineuses, ont �t� identifi�es. Chacune d'elles a produit au moins dix fois plus de lumi�re visible qu'une supernova classique.
En 2024, une �tude dirig�e par Li Shang, de l'Universit� d'Anhui � Hefei (Chine), a r�v�l� que le t�lescope Fermi aurait d�tect� des rayons gamma �mis par une supernova superlumineuse survenue des ann�es plus t�t. Surnomm�e SN 2017egm, cette explosion surpuissante s'est produite dans la galaxie NGC 3191, situ�e � environ 440 millions d'ann�es-lumi�re de la Terre, dans la constellation de la Grande Ourse. Malgr� cette distance, elle reste l'une des plus proches de son genre jamais observ�e.
Les scientifiques ont recherch� des rayons gamma �mis par les six supernovas superlumineuses les plus proches d�tect�es durant les 16 premi�res ann�es de la mission Fermi. Seul SN 2017egm pr�sente des traces de rayons gamma, confirmant ainsi que certaines supernovas peuvent �tre aussi lumineuses en rayons gamma qu'en lumi�re visible. Cela ouvre une nouvelle voie pour �tudier ces ph�nom�nes.
La supernova superlumineuse SN 2017egm a �t� d�couverte par la mission Gaia de l'Agence spatiale europ�enne le 23 mai 2017. Elle a explos� dans une immense galaxie spirale barr�e connue sous le nom de NGC 3191, visible � gauche avant l'explosion.
L'image de droite, prise le 1er juillet 2017, montre la supernova �clipsant toute sa galaxie.
� � gauche, SDSS and PS1; � droite, NOT+ALFSOC/Bose et al. 2020
Le r�le des magn�tars
Les scientifiques d�battent depuis longtemps des sources d'�nergie capables de donner � ces explosions une puissance si exceptionnelle. Parmi les hypoth�ses, la formation d'un magn�tar � une �toile � neutrons dot�e des champs magn�tiques les plus intenses connus, jusqu'� 1 000 fois plus puissants que ceux des �toiles � neutrons classiques � figure en t�te de liste. Pour donner une id�e, cela repr�sente 10 000 milliards de fois l'intensit� d'un aimant de r�frig�rateur !
L'�quipe a analys� en profondeur les caract�ristiques optiques et gamma de la supernova pour comparer diff�rents mod�les th�oriques. Un mod�le d�velopp� par les co-auteurs Indrek Vurm (Universit� de Tartu, Estonie) et Brian Metzger (Universit� Columbia, New York) a simul� comment la lumi�re et les particules produites par un magn�tar nouvellement form� interagissent avec les d�bris en expansion de la supernova.
Un m�canisme complexe
Un magn�tar fra�chement form� tourne sur lui-m�me plus de 100 fois par seconde. Cette rotation rapide g�n�re un flux intense d'�lectrons et de positrons (leurs �quivalents en antimati�re), formant un vaste nuage de particules �nerg�tiques. Dans ce nuage, appel� n�buleuse de vent de pulsar (ou magn�tar dans ce cas pr�cis), diverses interactions alimentent la production et l'absorption de rayons gamma, la forme de lumi�re la plus �nerg�tique qui soit. Ainsi, les rayons gamma interagissent avec les d�bris de la supernova. Incapables de s'�chapper directement, ils sont convertis en lumi�re visible de plus faible �nergie, ce qui renforce la luminosit� de la supernova.
Environ trois mois apr�s l'effondrement, alors que les d�bris de la supernova s'�tendent et se refroidissent, les rayons gamma commencent � s'�chapper. Le mod�le du magn�tar reproduit le mieux la luminosit� de la supernova et le moment o� ses rayons gamma sont arriv�s durant les premiers mois, mais des am�liorations sont n�cessaires pour expliquer les phases ult�rieures, lorsque la lumi�re visible s'estompe de mani�re irr�guli�re.
Des processus suppl�mentaires
Les scientifiques sugg�rent que d'autres m�canismes ont probablement jou� un r�le dans le d�clin prolong� de SN 2017egm, comme la chute de d�bris sur le magn�tar ou les interactions entre l'onde de choc et la mati�re �ject�e par l'�toile des si�cles avant sa mort.
L'�quipe a �galement �valu� la capacit� d'un nouvel observatoire au sol en rayons gamma, le Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), � d�tecter des �v�nements similaires � SN 2017egm. Avec environ 50 heures d'observation, un tel ph�nom�ne pourrait �tre rep�r� jusqu'� 500 millions d'ann�es-lumi�re et ouvrirait de nouvelles perspectives pour �tudier le r�le des magn�tars dans les �v�nements �nerg�tiques dans l'Univers.
Le r�seau de t�lescopes CTAO est en cours de construction avec deux sites: le premier sur l'�le de La Palma aux Canaries et au Chili dans le d�sert d'Atacama. Le CNRS est un des acteurs majeurs de ce consortium.