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Les étoiles variables sont des étoiles dont la luminositéluminosité peut varier de façon significative, parfois spectaculaire, sur une courte période de temps. On en connaît plusieurs types, dépendant de l'objet astrophysique et du mécanisme à l'origine de la variation de la quantité de lumière émise. L'un des plus célèbres est sans conteste celui des novae.
Dans ce cas, l'étoile peut même sembler nouvelle quand elle était auparavant invisible à l'œilœil nu, d'où leur nom. Parmi les plus connues figurent bien sûr celles observées par Tycho Brahe et Kepler. Ces grands astronomesastronomes ne disposaient cependant pas des connaissances permettant de comprendre ce phénomène troublant. Il faudra pour cela attendre l'avènement de l'astrophysique nucléaire au XXe siècle.
De nos jours, on distingue les novaenovae et les supernovae (ce dernier cas étant d'ailleurs celui observé par Brahe et Kepler). Moins lumineuses, les novae résultent de l'accumulation de matière à la surface d'une naine blanche dans un système binairesystème binaire, par exemple lorsque la seconde étoile gonfle tellement qu'elle dépasse la taille de son lobe de Roche. Il arrive alors un moment où des réactions thermonucléaires comme celle du cycle de Bethecycle de Bethe (CNO) vont s'allumer à la surface de la naine blanche, provoquant une explosion augmentant la magnitudemagnitude du système binaire pendant quelques jours. Contrairement au cas des supernovaesupernovae de type SNSN Ia, bien plus lumineuses, la naine blanche reste intacte et le phénomène peut se reproduire.
Des astronomes amateurs japonais ont pris une image de Nova Cygni 2010. La nova (dans le cercle à droite) était 10 fois plus brillante que l’étoile avant sa phase éruptive et atteignait une magnitude 6,9, juste en dessous du seuil de visibilité à l'œil nu. Crédits : Nasa-K. Nishiyama et F. Kabashima/H. Maehara, Université de Kyoto
Beaucoup d'astronomes amateurs de par le monde surveillent les étoiles variables et sont à l'affût des novae et des supernovae. Un groupe de Japonais s'est ainsi rendu compte que quelque chose s'était passé le 10 mars 2010 dans le cas de l'étoile V407 Cygni, située à 9.000 années-lumièreannées-lumière environ dans la constellationconstellation du Cygne.
Il s'agit d'une étoile symbiotiqueétoile symbiotique, c'est-à-dire d'une géante rougegéante rouge de type M associée à une naine blanche accrétant de la matière en provenance de cette étoile. La géante elle-même a une taille de l'ordre de 500 fois celle du SoleilSoleil et elle perd sa massemasse sous forme de ventvent stellaire avec un taux d'environ une masse terrestre en 10 ans.
Plus fort que la théorie
Prévenus, les astronomes professionnels avaient commencé par étudier la nova dans le domaine des rayons Xrayons X avec le satellite SwiftSwift. Mais à leur grand étonnement, ils ne tardèrent pas à faire le lien avec des observations réalisées dans le domaine gamma grâce au satellite Fermi.
Il fallut se rendre à l'évidence. Alors qu'aucun théoricien ni aucune observation précédente ne laissaient penser qu'une nova pouvait être une source importante de rayons gammarayons gamma, c'était pourtant bien ce qui s'était produit pour V407 Cygni. La brusque libération de photonsphotons gamma restait tout de même très largement inférieure à celle associée aux fameux sursautssursauts gamma.
Pour expliquer ce phénomène, une hypothèse est proposée dans un article qui vient d'être publié dans Science.
Cette vidéo représente le mécanisme supposé d’émission de rayons gamma par la nova de V407 Cyg lorsque le flot de particules accélérées par l’onde de choc de l’explosion heurte les vents stellaire de la géante rouge compagne de l’étoile. Crédits : Nasa/Goddard Space Flight Center/ Conceptual Image Lab
De même que les ondes de chocs des supernovae sont capables d'accélérer des particules chargées pour donner les énergiesénergies observées dans les rayons cosmiquesrayons cosmiques en provenance du milieu interstellaire, celles générées par la naine blanche auraient eu le même effet.
Suite à l'explosion, dont la puissance est équivalente à mille fois celle libérée par le Soleil en un an, une onde de choc se déplaçant à 1% de la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière est partie de la surface de la naine blanche. Composée d'un plasma et d'un champ magnétiquechamp magnétique intense, cette onde serait rapidement entrée en collision avec le vent stellaire de la géante rouge.
Cette image prise à Saint-Georges, aux Bermudes, montre la nova (étoile rouge, au centre) le 17 mars, toujours brillante environ une semaine après le début de sa phase éruptive. Crédit Steve O'Connor
Les chocs entre les protonsprotons étaient suffisamment violents pour produire des mésonsmésons pipi neutres. Instables, ces particules peuvent se désintégrer en émettant des photons gamma et ce serait là la principale source des émissionsémissions gamma. Les astrophysiciensastrophysiciens n'excluent pas cependant la présence d'un effet Compton inverseeffet Compton inverse, c'est-à-dire ici d'un choc entre un électronélectron du plasma et un photon issu de la géante, lequel passerait alors dans le domaine gamma.
On ne pensait pas que les novae pouvaient posséder un champ magnétique suffisamment intense pour accélérer des particules aux niveaux d'énergies requis pour produire des rayons gamma. Comme elles sont moins rares dans la Voie lactéeVoie lactée que les supernovae (30 à 60 par an), on peut penser que Fermi en découvrira quelques autres accompagnées de ces émissions.
