En mars 2023, une explosion cosmique d’une intensité exceptionnelle a illuminé le ciel et fut détectée par plusieurs observatoires. Un sursaut de rayons gamma (GRB), d’une rare violence, qui pourrait être la première preuve directe de la naissance d’un magnétar. Ces objets, des étoiles à neutrons, sont, avec les trous noirs, parmi les entités les plus denses de l’Univers ; leur champ magnétique pouvant être jusqu’à un million de milliards de fois plus puissant que celui de la Terre.
En analysant la lumière émise quelques secondes après l’explosion, une équipe chinoise et hongkongaise affirme avoir repéré une variation périodique dans le flux de rayons gamma, une signature lumineuse typique d’un magnétar nouvellement né. Une première mondiale, qui a fait l’objet d’un article publié le 19 septembre dans la revue Nature Astronomy.
Le battement de cœur d’une étoile mourante
Le 7 mars 2023, cette décharge de rayonnements gamma a été captée en plusieurs endroits du monde et baptisée GRB 230307A. Sa durée a immédiatement attiré l’attention des astronomes, puisque l’émission de rayons s’est prolongée pendant plus de trois minutes (200 secondes exactement). Une durée exceptionnelle pour ce type d’explosion, qui est normalement beaucoup plus bref.
Les sursauts gamma courts, durant moins de deux secondes, sont généralement produits lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision (ce qu’on appelle une kilonova). Les plus longs, qui s’étendent la plupart du temps entre 10 et 100 secondes, sont provoqués par la mort d’une étoile massive, lorsqu’elle s’effondre sur elle-même pour devenir un trou noir (supernova à effondrement de cœur).
En observant la façon dont la lumière a évolué après l’explosion, les chercheurs ont conclu qu’il s’agissait d’une collision entre deux étoiles à neutrons. Mais, au vu de sa durée, il était impossible de classer GRB 230307A comme étant le résultat d’un tel événement : ses données contredisaient les critères empiriques utilisés pour distinguer les sursauts courts des longs.
Ces données ont été analysées par l’équipe de Run-Chao Chen, astrophysicien à l’Université de Nankin (Chine). En les étudiant de près, les chercheurs ont repéré une légère fluctuation périodique dans la lumière de l’explosion. Ce signal, qui n’a été visible que pendant 160 millisecondes, serait la signature d’un jeune magnétar tournant sur lui-même. « C’est une première : nous avons capté un signal régulier émis par un magnétar tout juste né, encore plongé dans l’explosion qui lui a donné naissance », raconte Run-Chao Chen. « C’est comme entendre le premier battement de cœur d’une étoile qui vient de naître », continue le chercheur.
Pour les chercheurs, cette fluctuation est directement liée à la vitesse de rotation du magnétar. En tournant sur lui-même en une fraction de milliseconde, son intense champ magnétique a perturbé le jet de rayonnements gamma, produisant cette perturbation périodique visible dans le spectre lumineux.
Cette rotation se produit à une vitesse vertigineuse : plusieurs centaines de fois par seconde, une cadence telle que chaque tour libère une énergie équivalente à des milliards de fois celle d’une explosion nucléaire. Vous pouvez apercevoir ci-dessous, schématiquement, à quoi ressemble ce phénomène grâce à une vidéo partagée sur YouTube il y a quatre ans de cela par la Northwestern University.
Grâce à GRB 230307A, nous tenons enfin la preuve que la fusion de deux étoiles à neutrons peut engendrer un magnétar, ce qui ne tenait jusqu’ici que du champ de l’hypothèse. En fusionnant, les étoiles ne sont donc pas systématiquement condamnées à devenir des trous noirs ; elles peuvent bien connaître cet état transitoire. Bien que beaucoup plus singulière, cette issue prouve qu’un magnétar peut survivre quelques secondes ; un laps de temps suffisant pour produire un jet de rayonnement gamma intense alimenté par sa propre énergie magnétique. La matière est ainsi tout à fait capable, même brièvement, de repousser les limites imposées par la gravité : un domaine exclusivement régi par la relativité générale d’Einstein, où les lois de Newton ne s’appliquent plus.
- En mars 2023, une explosion cosmique inhabituelle, observée pendant plus de trois minutes, a révélé un signal lumineux jamais détecté auparavant.
- Ce bref battement périodique, enregistré dans les rayons gamma, correspond à la naissance d’un magnétar issu de la fusion de deux étoiles à neutrons.
- L’événement confirme qu’une telle fusion peut produire, avant l’effondrement final, un objet magnétique transitoire capable de défier momentanément la gravité.
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