Certaines étoiles à neutrons produisent des éruptions extrêmement énergétiques. Des événements très brefs et difficiles à observer. Mais des astronomes viennent d’enregistrer des informations cruciales sur l’une de ces éruptions. Elles devraient aider à mieux les comprendre.
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Les étoiles à neutrons font sans nul doute partie des objets les plus extraordinaires de notre Univers. Elles peuvent contenir un demi-million de fois la masse de notre Terre dans un diamètre de seulement... vingt kilomètres ! Et de ces drôles d'étoiles se détache un groupe encore plus étonnant : celui des magnétars. Des étoiles à neutrons qui possèdent un champ magnétiquechamp magnétique extrêmement intense. De plus de 1015 Gauss.
Les astronomesastronomes n'ont identifié, pour l'heure, pas plus d'une trentaine de tels magnétars. Ils subissent de violentes éruptions que les chercheurs peinent à étudier. Elles surviennent en effet de manière totalement inattendue. Et sur des duréesdurées du dixième de seconde seulement. Avec une amplitude qui se confond donc très vite avec le bruit de fond.
En phase finale de ces éruptions, des oscillations quasi périodiques à basses et à hautes fréquencesfréquences ont été observées. Et le 15 avril 2020, deux oscillations à haute fréquence -- plus de 2.000 et 4.000 hertzhertz -- au cœur même d'un événement d'une rare violence -- identifié sous le nom de GRB2001415 --, par un instrument embarqué à bord de la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale (ISS). « Sur une étoile à neutrons de 1016 Gauss située dans une autre galaxiegalaxie -- NGCNGC 253, à quelque 13 millions d'années-lumièreannées-lumière de la Voie lactée », commentent les chercheurs. Une éruption qui a libéré une énergieénergie équivalente à celle que notre SoleilSoleil rayonne en 100.000 ans. Mais ici, en seulement 160 millisecondes. L'analyse du phénomène a permis d'estimer que le volumevolume de l'éruption était similaire, voire supérieur, à celui de l'étoile à neutrons elle-même.
Mieux comprendre les magnétars
Selon les astronomes, nous devons de telles explosions à des instabilités de la magnétosphèremagnétosphère des étoiles à neutrons ou à des sortes de « tremblement de terre » dans leur croûtecroûte -- une couche rigide et élastique de l'étoile d'environ un kilomètre d'épaisseur. Quoi qu'il en soit, l'événement doit former ce que les physiciensphysiciens appellent des ondes d'Alfvénondes d'Alfvén. Ces ondes apparaissent dans un plasma -- un gazgaz ionisé à haute température -- plongé dans un champ magnétique. Elles interagissent les unes avec les autres en dissipant de l'énergie.
Et les travaux des chercheurs montrent aujourd'hui que les oscillations détectées dans l'éruption d'avril 2020 sont cohérentes avec l'émissionémission produite par l'interaction entre les ondes d'Alfvén, dont l'énergie est rapidement absorbée par la croûte. De quoi très vite mettre fin au processus de reconnexion magnétiquereconnexion magnétique et aux oscillations détectées dans GRB2001415. Seulement 3,5 millisecondes après le burstburst principal.
Les astronomes voient dans ces résultats, des éléments cruciaux pour comprendre comment les contraintes magnétiques sont produites dans et autour d'une étoile à neutrons. La surveillance continue des magnétars dans les galaxies proches devrait ainsi aider à comprendre ce phénomène. Elle pourrait également ouvrira la voie à une meilleure compréhension des sursauts radio rapides. Ils sont actuellement parmi les phénomènes les plus énigmatiques de l'astronomie.
