Il y a plusieurs millions ou milliards d'années, une étoile gargantuesque de la constellation du Sagittaire nommée J1808 a manqué de carburant, s'est effondrée sous son propre poids et a explosé.
Des explosions comme celle-ci sont courantes dans le cosmos; les scientifiques savent qu'ils font partie d'un processus qui transforme de puissants soleils en étoiles à neutrons ratatinées - les étoiles les plus petites et les plus denses de l'univers. Ce qui a intrigué les astronomes au sujet du J1808 aujourd'hui, cependant, c'est le fait encore explosant, et apparemment arrosant notre galaxie de certains des éclats de lumière les plus intenses jamais détectés.
Le 20 août 2019, un télescope spécial d'observation des étoiles à neutrons à bord de la Station spatiale internationale (ISS) a enregistré une explosion thermonucléaire sur J1808 qui a emporté toutes les explosions précédemment détectées. Le bref éclat de la lumière des rayons X a scintillé pendant seulement 20 secondes, mais a libéré plus d'énergie pendant cette période que le soleil de la Terre ne libère en 10 jours, selon un communiqué de presse de la NASA. Il s'agissait du seul flash d'énergie le plus brillant jamais enregistré par le télescope, qui a été mis en ligne en 2017.
"Cette rafale a été exceptionnelle", a déclaré dans un communiqué Peter Bult, astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA et auteur principal d'une récente étude sur l'explosion publiée dans The Astrophysical Journal Letters. "Nous constatons un changement de luminosité en deux étapes, qui, selon nous, est provoqué par l'éjection de couches distinctes de la surface et d'autres caractéristiques qui nous aideront à décoder la physique de ces événements puissants."
Un partenariat instable
J1808 est un pulsar ou une étoile à neutrons qui tourne extrêmement rapidement et émet un puissant rayonnement électromagnétique de ses deux pôles. Des étoiles comme celle-ci tournent si rapidement (J1808 effectue environ 400 rotations par seconde) que les faisceaux d'énergie à leurs pôles semblent pulser comme des lumières stroboscopiques chaque fois qu'ils pointent vers la Terre.
Semblable à un trou noir, la puissante gravité d'une étoile à neutrons peut régulièrement attirer d'énormes quantités de matière environnante qui s'accumulent dans un vaste disque tourbillonnant au bord de l'étoile (ce qu'on appelle un "disque d'accrétion"). Selon les auteurs de la nouvelle étude, J1808 semble avoir passé beaucoup de temps à aspirer de l'hydrogène gazeux d'un mystérieux objet céleste avec lequel il partage une orbite binaire. Cet objet, plus grand qu'une planète mais plus petit qu'une étoile, gagne le titre fourre-tout cosmologique peu flatteur de "naine brune".
L'explosion massive observée le 20 août semble être le résultat d'une longue relation unilatérale entre J1808 et son partenaire brun, ont écrit les chercheurs. L'étoile à neutrons semble avoir aspiré tellement d'hydrogène de son voisin au cours des dernières années que le gaz est devenu une "mer" superhot, superdense qui a commencé à tomber vers l'intérieur et à recouvrir la surface de l'étoile. La chaleur de l'étoile a tellement réchauffé cette mer qu'une réaction nucléaire a commencé à se produire, provoquant la fusion des noyaux d'hydrogène en noyaux d'hélium. Au fil du temps, cet hélium nouvellement formé a créé une deuxième couche de gaz autour de la surface de l'étoile qui s'étend sur plusieurs mètres de profondeur, ont écrit les chercheurs.
"Une fois que la couche d'hélium est à quelques mètres de profondeur, les conditions permettent aux noyaux d'hélium de fusionner en carbone", a déclaré le co-auteur Zaven Arzoumanian, également avec la NASA, dans le communiqué. "Puis l'hélium éclate de façon explosive et déclenche une boule de feu thermonucléaire sur toute la surface du pulsar."
Les chercheurs pensent que l'explosion du 20 août s'est produite lorsqu'une telle boule de feu a emporté les couches d'hydrogène et d'hélium entourant l'étoile en succession rapide, provoquant un double éclair d'énergie à rayons X intensément lumineux dans l'espace. (J1808 et son partenaire sont situés à environ 11 000 années-lumière de la Terre, ce qui est assez proche, cosmiquement parlant).
Cette interprétation de l'explosion correspond aux observations de l'ISS, mais laisse de côté un détail important. Après les deux premiers pics d'énergie des rayons X, le pulsar a libéré un troisième souffle légèrement plus faible qui était environ 20% plus lumineux que le scintillement normal de l'étoile. On ne sait pas quel type de mécanisme a déclenché cette explosion finale d'énergie, ont déclaré les chercheurs.
