Un magnétar détecté hors de notre galaxie : une première cosmique

Les magnétars, ces étoiles à neutrons dotées d’un champ magnétique extrêmement puissant, restent encore mystérieux pour les astronomes. Cependant, une récente découverte réalisée grâce aux télescopes spatiaux de l’ESA, INTEGRAL et XMM-Newton, apporte un nouvel éclairage sur ces objets fascinants. Pour la première fois, une éruption géante de magnétar a été détectée en dehors de notre galaxie, dans la galaxie voisine M82.

Une explosion soudaine détectée par INTEGRAL

Le 15 novembre 2023, le satellite INTEGRAL de l’ESA a repéré une explosion soudaine provenant d’un objet rare. Pendant seulement un dixième de seconde, une brève rafale de rayons gamma énergétiques est apparue dans le ciel.

« Les données du satellite ont été reçues au Centre de données scientifiques INTEGRAL (ISDC), basé sur le site Ecogia du Département d’astronomie de l’UNIGE, d’où une alerte de sursaut gamma a été envoyée aux astronomes du monde entier, seulement 13 secondes après sa détection », explique Carlo Ferrigno, chercheur associé principal au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE, PI de l’ISDC et co-auteur de la publication.

Le logiciel IBAS (Integral Burst Alert System) a fourni une localisation automatique coïncidant avec la galaxie M82, située à 12 millions d’années-lumière. Ce système d’alerte a été développé et est exploité par des scientifiques et des ingénieurs de l’UNIGE en collaboration avec des collègues internationaux.

Un signal curieux provenant d’une galaxie voisine

«Nous avons immédiatement réalisé qu’il s’agissait d’une alerte spéciale. Les sursauts gamma proviennent de loin et de n’importe où dans le ciel, mais ce sursaut provenait d’une galaxie brillante proche», explique Sandro Mereghetti de l’Institut national d’astrophysique (INAF-IASF) à Milan, en Italie, auteur principal de la publication et contributeur d’IBAS.

L’équipe a immédiatement demandé au télescope spatial XMM-Newton de l’ESA d’effectuer une observation de suivi de l’emplacement du sursaut dès que possible. S’il s’était agi d’un court sursaut gamma, causé par deux étoiles à neutrons en collision, la collision aurait créé des ondes gravitationnelles et aurait eu une rémanence en rayons X et en lumière visible. Cependant, les observations de XMM-Newton n’ont montré que le gaz chaud et les étoiles de la galaxie.

Les magnétars : des étoiles méga-magnétiques, récemment mortes

«Lorsque des étoiles plus massives que huit fois le Soleil meurent, elles explosent en supernova en laissant derrière elles un trou noir ou une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons sont des restes stellaires très compacts avec plus que la masse du Soleil concentrée dans une sphère de la taille du canton de Genève. Elles tournent rapidement et ont des champs magnétiques puissants», explique Volodymyr Savchenko, chercheur associé principal au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE et co-auteur de la publication.

Certaines jeunes étoiles à neutrons ont des champs magnétiques extrêmement forts, plus de 10 000 fois celui des étoiles à neutrons typiques. Ce sont les magnétars. Ils émettent de l’énergie sous forme d’éruptions, et parfois ces éruptions sont gigantesques.

INTEGRAL, un instrument clé dans une course contre la montre

Les éruptions d’une durée aussi courte ne peuvent être capturées que par hasard lorsqu’un observatoire pointe déjà dans la bonne direction. Cela rend INTEGRAL avec son grand champ de vision, plus de 3000 fois supérieur à la zone du ciel couverte par la Lune, si important pour ces détections.

Carlo Ferrigno explique : «Notre système de traitement automatique des données est très fiable et nous permet d’alerter immédiatement la communauté.»

Lorsque des observations inattendues comme celle-ci sont relevées, INTEGRAL et XMM-Newton peuvent être flexibles dans leurs programmes, ce qui est essentiel pour les découvertes cruciales en termes de temps. Dans ce cas, si les observations avaient été effectuées ne serait-ce qu’un jour plus tard, il n’y aurait pas eu de preuve aussi forte qu’il s’agissait bien d’un magnétar et non d’un sursaut gamma.

Légende illustration : Impression d’artiste d’un magnétar. Les magnétars sont les objets cosmiques dont les champs magnétiques sont les plus puissants jamais mesurés dans l’Univers. © ESA

Article: « A magnetar giant flare in the nearby starburst galaxy M82 » – DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4