Nous avons peut-être détecté la première éruption magnétique en dehors de notre galaxie

Les rayons gamma constituent une large classe de photons à haute énergie, comprenant tout ce qui a plus d'énergie que les rayons X. Bien qu’ils résultent souvent de processus tels que la désintégration radioactive, peu d’événements astronomiques les produisent en quantités suffisantes pour qu’ils puissent être détectés lorsque le rayonnement provient d’une autre galaxie.

Cependant, la liste est plus longue, ce qui signifie que la découverte des rayons gamma ne signifie pas que l’on connaît l’événement qui a conduit à leur apparition. À basse énergie, ils peuvent être produits dans les régions entourant les trous noirs et par les étoiles à neutrons. Les supernovas peuvent également produire une explosion soudaine de rayons gamma, tout comme la fusion d'objets compacts tels que les étoiles à neutrons.

Ensuite, il y a les magnétars. Ce sont des étoiles à neutrons qui possèdent, au moins temporairement, des champs magnétiques intenses >10.^{1 2} Plusieurs fois plus puissant que le champ magnétique du soleil. Les magnétars peuvent subir des éruptions, voire des éruptions géantes, car ils émettent de grandes quantités d'énergie, notamment des rayons gamma. Ces explosions peuvent être difficiles à distinguer des sursauts gamma résultant de la fusion d'objets compacts, c'est pourquoi les seules explosions de magnétar géant confirmées se sont produites dans notre galaxie ou ses satellites. Jusqu'à présent, semble-t-il.

Ca c'était quoi

L'explosion en question a été surveillée par l'Agence spatiale européenne Observatoire de rayons gamma intégré, entre autres, en novembre 2023. GRB 231115A était court, ne durant qu'environ 50 millisecondes à certaines longueurs d'onde. Bien que des sursauts gamma plus longs puissent être produits par la formation de trous noirs lors de supernovae, ces sursauts courts sont similaires à ceux attendus lors de la fusion d’étoiles à neutrons.

Les données directionnelles d'Integral GRB 231115A l'ont placé directement au-dessus d'une galaxie proche, M82, également connue sous le nom de Galaxie du Cigare. M82 est ce qu'on appelle une galaxie en étoile, ce qui signifie qu'elle forme des étoiles à un rythme rapide, et l'explosion est probablement causée par des interactions avec ses voisines. Dans l’ensemble, la galaxie forme des étoiles à un rythme plus de 10 fois supérieur à celui de la Voie lactée. Cela signifie beaucoup de supernovae, mais cela signifie aussi un grand nombre de jeunes étoiles à neutrons, dont certaines formeront des magnétars.

Cela n’exclut pas la possibilité que M82 soit présent devant un sursaut gamma provenant d’un événement lointain. Cependant, les chercheurs utilisent deux méthodes différentes pour montrer que cela est hautement improbable, ce qui fait de quelque chose qui se produit dans la galaxie la source la plus probable de rayons gamma.

Il pourrait toujours s'agir d'un sursaut gamma se produisant au sein de M82, sauf que l'énergie totale estimée de l'explosion est bien inférieure à celle attendue de ces événements. Les supernovas devraient également être détectées à d’autres longueurs d’onde, mais il n’y en avait aucun signe (elles produisent généralement des explosions plus longues de toute façon). Une source alternative, la fusion de deux objets compacts tels que des étoiles à neutrons, aurait pu être détectée à l'aide d'observatoires d'ondes gravitationnelles, mais il n'y avait pas de signal clair à ce moment-là. Ces événements laissent souvent derrière eux des sources de rayons X, mais aucune nouvelle n'est visible dans M82.

Cela ressemble donc à une éruption magnétique géante, et les explications possibles d'une courte sursaut de rayonnement gamma ne fonctionnent pas vraiment pour GRB 231115A.

Vous cherchez plus

Le mécanisme exact par lequel les magnétars produisent des rayons gamma n’a pas été entièrement déterminé. On pense que ce processus implique un réarrangement de la croûte de l’étoile à neutrons, imposé par les forces intenses générées par le champ magnétique étonnamment intense. On pense que les éruptions géantes nécessitent un champ magnétique d’au moins 10¹⁵ Gauss. Le champ magnétique terrestre est inférieur à un gauss.

En supposant que l'événement ait envoyé des radiations dans toutes les directions plutôt que de les diriger vers la Terre, les chercheurs estiment que l'énergie totale libérée était de 10⁴⁵ ergs, ce qui se traduit par environ 10²² Des mégatonnes de TNT. Ainsi, bien qu’il soit moins actif qu’une fusion d’étoiles à neutrons, il s’agit toujours d’un événement incroyablement actif.

Cependant, pour mieux les comprendre, nous avons probablement besoin de plus que les trois états situés à proximité immédiate et clairement associés aux magnétars. Ainsi, être capable de déterminer de manière cohérente le moment où ces événements se produisent dans des galaxies lointaines serait une grande victoire pour les astronomes. Les résultats pourraient nous aider à développer un modèle permettant de distinguer les sources alternatives de rayons gamma lorsque nous observons une éruption géante.

Les chercheurs notent également qu’il s’agit de la deuxième éruption géante candidate associée à M82 et que, comme mentionné ci-dessus, les galaxies stellaires devraient être relativement riches en magnétars. Concentrer les recherches sur ces galaxies et sur des galaxies similaires pourrait être exactement ce dont nous avons besoin pour accélérer le rythme de nos observations.

Nature, 2024. DOI : 10.1038/s41586-024-07285-4 (À propos des identifiants numériques).