Drôle de Noël pour une étoile à neutrons

Une explosion dégageant une énorme quantité d'énergie s'est produite le 25 décembre 2010. Quelle est son origine? Deux scénarios différents sont proposés. Un point commun: une étoile à neutrons serait au cœur de l'événement. Vue d'artiste du scénario impliquant un système binaire, l'étoile compagnon enveloppant l'étoile à neutrons dans son atmosphère dilatée. (Aurore Simonnet, NASA E/PO, Sonoma State University)

Un événement très particulier s’est produit dans la nuit du 25 décembre 2010. Une explosion cosmique extrêmement lumineuse dont l’ampleur a surpris les astrophysiciens. Deux scénarios sont désormais avancés pour expliquer l’origine de ce sursaut gamma détecté le 25 décembre 2010 par le télescope spatial Swift de la Nasa.

Un vrai sursaut gamma?


Cet observatoire spatial est spécialisé dans le repérage et l’observation de ces bouffées brusques et violentes de rayonnement gamma de très haute énergie. Les sursauts gamma (GRB pour gamma ray burst en anglais) émettent en un temps très court, de quelques secondes à plusieurs minutes pour les sursauts longs, quelques dizaines ou centaines de millisecondes pour les plus courts.

Le sursaut (GRB 101225A) détecté par Swift l’année dernière, désormais connu sous le surnom de sursaut de Noël, est hors norme : il a duré au moins 28 minutes, ce qui est très long. La galaxie qui héberge l’explosion –et donc la distance de l’événement – n’a pas pu être établie avec précision. Alors que s’est-il passé exactement pour produire une telle émission de rayon gamma ? Est-ce vraiment un sursaut gamma ou un imitateur ?

Compagnon dévorant


Selon l’équipe de Christina Thöne (Institut d’astrophysique d’Andalousie/ CSIC/ Espagne), le sursaut de Noël 2010 provient d’un système binaire composé d’une étoile à neutrons et d’une étoile compagnon. Les étoiles à neutrons sont des corps très denses résultant de l’effondrement d’une étoile massive en fin de vie. D’après le scénario proposé par Thöne et ses collègues dans la revue Nature (1^er décembre), l’étoile compagnon est entrée dans sa phase d’expansion (elle devient une géante rouge), son atmosphère gonfle et finit par envelopper l’étoile à neutrons. Orbitant de plus en plus près l’une de l’autre, les deux étoiles finissent par entrer en collision et donner naissance à un trou noir. Le rayonnement gamma est en quelque sorte le cri de naissance de ce trou noir. Tout cela se serait passé à 5,5 milliards d’années lumière de nous, estiment les chercheurs.

Collision cométaire


Un scénario alternatif est proposé par l’équipe de Sergio Campana (INAF/Observatoire astronomique de Brera, Italie), toujours dans Nature. Partant des mêmes données, ces chercheurs aboutissent à une hypothèse très différente. Le sursaut gamma résulterait de la collision entre une étoile à neutrons et un gros objet (10¹⁵ tonnes), de type comète, qui se serait produite à environ 10.000 années lumière. ce modèle avait été proposé au début des années 70, lors de la découverte des sursauts gamma.

Ce n’est que très récemment que les astrophysiciens disposent d’un plus grand échantillon de sursauts gamma à étudier, notamment grâce à Swift. Il est donc possible que ces événements soient plus variés qu’on ne le supposait auparavant. Quant au sursaut de Noël, sa vraie nature n’est pas encore connue.