Les archives d’un télescope spatial cachaient 84 objets si inhabituels qu’ils pourraient appartenir à une famille cosmique jusque-là passée inaperçue.
Les chercheurs les ont retrouvés dans les anciennes observations du télescope spatial Chandra, spécialisé dans les rayons X. Ils ont examiné six galaxies et repéré ces objets dans chacune d’elles. Deux sont des galaxies spirales, dont Andromède et M101, et quatre sont des galaxies elliptiques. Les sources apparaissent aussi bien près de jeunes étoiles que dans des régions peuplées d’étoiles anciennes.
Vue d'artiste montrant un système de deux étoiles, une naine blanche au premier plan et son compagnon en arrière-plan. La naine blanche aspire du gaz de son compagnon, qui est canalisé vers ses pôles. Lorsque ce matériau tombe sur la surface chaude de la naine blanche.
Mark Garlick · CC BY 4.0 · Wikimedia
Leur particularité tient à la lumière qu’elles émettent. Dans les images de Chandra, elles apparaissent avec les rayons X les moins énergétiques, puis disparaissent lorsqu’on regarde des rayons X plus énergétiques. Les astronomes les ont donc baptisées « sources de rayons X hypersoft ». Une grande partie de leur énergie serait en réalité émise sous forme d’ultraviolet très énergétique, juste à côté des rayons X dans le spectre de la lumière.
Pour comprendre pourquoi elles sont restées cachées, il faut regarder comment cette lumière voyage. Les rayons X de faible énergie sont difficiles à détecter. L’ultraviolet produit par ces objets est aussi facilement absorbé par l’hydrogène et l’hélium présents entre les étoiles. Les télescopes regardaient donc depuis longtemps dans une zone du spectre où une partie du signal leur échappait.
La nature exacte de ces 84 sources reste inconnue. Les chercheurs pensent toutefois que plusieurs types d’objets pourraient se cacher derrière ce même comportement. Il pourrait s’agir de systèmes formés de deux étoiles, dont l’une est devenue une naine blanche, une étoile à neutrons ou un trou noir. Cet astre très dense attire alors de la matière provenant de son compagnon.
En tombant vers l’objet compact, cette matière chauffe et libère énormément d’énergie. De tels couples d’astres sont déjà connus. Ici, la différence vient surtout de la répartition de cette énergie : beaucoup d’ultraviolet très énergétique et des rayons X particulièrement peu énergétiques. Les exemples les plus lumineux atteignent environ 1031 watts dans la petite bande de rayons X étudiée.
Cette découverte pourrait notamment intéresser les chercheurs qui étudient certaines supernovas. Une naine blanche qui récupère de la matière auprès d’une étoile voisine peut, dans certains scénarios, finir par exploser en supernova de type Ia. Les astronomes utilisent ces explosions pour mesurer les distances dans l’Univers, mais l’identité précise des systèmes qui les produisent reste débattue. Certaines des nouvelles sources pourraient appartenir à cette population recherchée.
Ces objets pourraient aussi agir sur le gaz de leur galaxie. Leur puissant rayonnement ultraviolet peut arracher des électrons aux atomes présents entre les étoiles, un phénomène appelé ionisation. Or les astronomes observent dans certaines galaxies davantage de gaz ionisé que les étoiles chaudes connues ne semblent pouvoir en produire seules. Une population cachée de ces sources fournirait une explication possible à une partie de ce rayonnement.
Les chercheurs doivent maintenant déterminer ce qui se trouve réellement au cœur de chaque source. Les 84 objets ne sont pas forcément tous de même nature. Des observations complémentaires pourront rechercher leurs étoiles compagnes, suivre leurs variations de luminosité et distinguer les naines blanches des systèmes contenant une étoile à neutrons ou un trou noir.