On pense que les sursauts gamma courts (GRB courts) sont produits lorsque deux étoiles compactes, telles que des étoiles à neutrons, orbitent l’une autour de l’autre, entrent en collision et fusionnent. Ces événements cataclysmiques génèrent des ondes gravitationnelles et comptent parmi les explosions les plus énergétiques de l’Univers. Pendant des décennies, les astronomes ont observé ces événements principalement à travers leur émission gamma, tandis que leur phase prompte en rayons X mous restait cachée, car la plupart des télescopes à rayons X à champ étroit comptaient sur des déclencheurs gamma pour la localisation avant de se repointer vers la source. La surveillance à grand champ en rayons X mous d’EP a maintenant révélé cette phase manquante, fournissant une observation directe du tout premier stade de l’explosion d’un GRB court.
Les observations d’EP250704a/GRB 250704B ont constitué une surprise remarquable pour An Li, doctorant à l’Université normale de Pékin et Transient Advocate pour EP, qui était de quart le 4 juillet 2025. « L’événement apparaissait initialement comme un GRB court ordinaire, produisant un flash brillant durant moins d’une demi-seconde, détecté simultanément en rayons gamma par SVOM-GRM et Insight-HXMT, et en rayons X par EP-WXT », a déclaré Li. Il a rapidement répondu aux alertes embarquées d’EP et mené une analyse préliminaire. « Cependant, au lieu de s’estomper, la source a continué d’émettre des épisodes de rayons X mous pendant près de dix minutes. »
« Bien que cette émission de longue durée ait transporté une énergie substantielle, son spectre était si mou que, pour un sursaut situé à cette distance cosmologique typique, il serait resté en dessous du seuil de détection des instruments gamma conventionnels, tels que le Burst Alert Telescope de Swift. Par conséquent, les missions précédentes n’auraient enregistré que le bref flash gamma, manquant l’activité prolongée révélée par EP », a déclaré le professeur Bin-Bin Zhang de l’Université de Nanjing, co-auteur correspondant de l’article qui a initié l’étude approfondie de l’événement. « Nos observations montrent que ce qui apparaît comme un sursaut gamma court typique peut en réalité dissimuler un épisode d’activité bien plus long et plus riche aux énergies des rayons X mous. »
Pour déterminer la nature de l’explosion, l’équipe a mené une vaste campagne internationale de suivi couvrant les longueurs d’onde allant des rayons X à l’optique et à la radio. « Les observations coordonnées sur plusieurs longueurs d’onde ont été essentielles », a déclaré la professeure Eleonora Troja de l’Université de Rome « Tor Vergata », co-autrice correspondante de l’article, dont le groupe a obtenu l’information clé concernant le décalage vers le rouge grâce à l’analyse spectroscopique. « Elles nous ont non seulement permis d’identifier et d’étudier la galaxie hôte du sursaut et de mesurer sa distance, mais aussi d’exclure la présence d’une supernova associée et d’apporter des preuves solides reliant cette émission extraordinaire en rayons X à une fusion d’objets compacts. »
Preuves d’un moteur central de longue durée
En creusant davantage les observations, l’équipe a découvert que l’émission X de longue durée était alimentée directement par le rémanent de la fusion, plutôt que par l’onde de choc en expansion. Yi-Han Iris Yin, doctorante au département de physique et à l’Institut d’astronomie et d’astrophysique de Hong Kong de l’Université de Hong Kong, a dirigé l’analyse de l’émission à haute énergie. En tant que co-autrice correspondante, elle a constaté que la variabilité rapide d’EP250704a, l’évolution spectrale et les comportements ultérieurs des rémanences en rayons X et en optique indiquent tous une activité soutenue du moteur central après l’extinction du GRB court initial.
« Une explication plausible est que la fusion a produit une étoile à neutrons en rotation rapide et fortement magnétisée — connue sous le nom de magnétar — qui a alimenté l’émission X étendue et l’injection continue d’énergie », a déclaré Yin.
Ouvrir une nouvelle fenêtre pour l’astronomie multi-messagers
Cette découverte a de larges implications pour l’étude des fusions d’étoiles à neutrons et des sources d’ondes gravitationnelles.
Depuis la première détection conjointe de signaux électromagnétiques et d’ondes gravitationnelles provenant de fusions d’étoiles à neutrons en 2017, les astronomes recherchent des contreparties électromagnétiques des sources d’ondes gravitationnelles capables de révéler ce qui se passe pendant et après ces violentes collisions cosmiques. « La composante en rayons X mous nouvellement découverte fournit une nouvelle sonde, indiquant que les transitoires X rapides constituent également des contreparties électromagnétiques des sources d’ondes gravitationnelles et peuvent provenir de fusions d’objets compacts », a déclaré la professeure Troja.
Plus important encore, les chercheurs estiment que ce phénomène pourrait ne pas être rare. Une émission similaire en rayons X mous pourrait accompagner d’autres GRB courts, mais avoir échappé à la détection car les missions précédentes ne disposaient pas de la capacité de capturer l’émission prompte en dessous des énergies gamma.
« Cette découverte élargit notre vision des fusions d’étoiles à neutrons au-delà du bref flash gamma », a déclaré Yin. « En révélant cette phase en rayons X mous auparavant cachée, Einstein Probe ouvre une nouvelle fenêtre pour l’étude des rémanents de fusions d’étoiles à neutrons et pourrait finalement contribuer à contraindre l’équation d’état des étoiles à neutrons. »
« Ces résultats démontrent également la capacité unique d’Einstein Probe à mettre au jour de nouvelles classes de phénomènes transitoires et renforcent son rôle dans l’ère de l’astronomie multi-messagers, dans laquelle les ondes gravitationnelles et le rayonnement électromagnétique sont étudiés ensemble pour comprendre certains des événements les plus extrêmes de l’Univers », a ajouté le professeur Zhang.
Source : An Li, Chen-Wei Wang, Niccolò Passaleva, Jie An, Bin-Bin Zhang, Eleonora Troja, Yi-Han Iris Yin, Yuan Liu, Shao-Lin Xiong, Li-Ping Xin, Yi-Xuan Shao, Jun Yang, Hui Sun, Dong Xu, Yu-Han Yang, Roberto Ricci, He Gao, Sarah Antier, Rosa L. Becerra, Jia-Xin Cao, Alberto Javier Castro-Tirado, Xin-Lei Chen, Ye-Hao Cheng, Yong Chen, Hua-Qing Cheng, Valerio D’Elia, Massimiliano De Pasquale, Yong-Wei Dong, Eslam Elhosseiny, Rob A.J. Eyles-Ferris, Maria Gritsevich, Xu-Hui Han, Dieter Hartmann, You-Dong Hu, Jing-Wei Hu, Shu-Mei Jia, Nino Kochiashvili, Wei-Hua Lei, Andrew J. Levan, Cheng-Kui Li, Dong-Yue Li, Hua-Li Li, Xiao-Bo Li, Zhi-Xing Ling, He-Yang Liu, Hou-Jun Lü, Daniele B. Malesani, Brendan O’Connor, Hai-Wu Pan, Shashi Bhushan Pandey, Ignacio Perez-Garcia, Daniëlle L.A. Pieterse, Marion Pillas, Yu-Lei Qiu, Andrea Saccardi, Rubén Sánchez-Ramírez, Wen-Jun Tan, Manasanun Tanasan, Nial R. Tanvir, Susanna D. Vergani, Jing Wang, Xiao-Feng Wang, Qin-Yu Wu, Shu-Xu Yi, Tillayev Yusufjon, Chen Zhang, Wen-Da Zhang, Yi-Jia Zhang, Guo-Ying Zhao, Chao Zheng, Shi-Jie Zheng, Chang Zhou, Ping Zhou, Bertrand Cordier, Jian-Yan Wei, Weimin Yuan, Shuang-Nan Zhang, Bing Zhang. Émission prompte en rayons X mous d’une durée de plusieurs minutes issue d’une fusion d’objets compacts. Science Bulletin 2026, 71(18): 4657-4664
Journal : Science Bulletin – DOI : Lien vers l’étude
