Grâce à Nicer, la Nasa a enregistré un flash de rayons X d’une incroyable intensité. Le résultat d’une explosion thermonucléaire sur un pulsar baptisé J1808. Et dont les caractéristiques intriguent les astronomes. © Goddard space flight center, Nasa

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Le flash de rayons X le plus puissant jamais observé

ActualitéClassé sous :Astronomie , Maxi , ISS

À bord de la Station spatiale internationale, la mission Nicer a été le témoin, le 20 août dernier, d'un flash de rayons X d'une exceptionnelle intensité. Un flash issu d'un pulsar situé à quelque 11.000 années-lumière de notre Terre. Et qui, en 20 secondes seulement, a émis autant d'énergie que notre Soleil en 10 jours ! 

La mission de Nicer -- l'acronyme pour Neutron Star Interior Composition Explorer -- est d'étudier la structure interne des étoiles à neutrons. Comment ? En mesurant le rayonnement X émis par ce type d'étoiles. Les astronomes de la Nasa rapportent aujourd'hui que le spectroscope installé à bord de la station spatiale internationale (ISS) a justement enregistré un événement rare. C'était le 20 août dernier. Le flash de rayons X le plus intense qu'il ait jamais observé.

Le phénomène s'est produit alors que Nicer était orienté vers un pulsar baptisé SAX J1808.4-3658 ou, en abrégé, J1808. « Ce sursaut a été exceptionnel », commente Peter Dult, astrophysicien au Goddard Space Flight Center (États-Unis). Les astronomes l'attribuent à une explosion thermonucléaire survenue à la surface du pulsar. Une explosion qui aurait libéré autant d'énergie en 20 secondes seulement que notre Soleil en presque 10 jours !

Pour comprendre les détails du phénomène enregistré, les chercheurs devront étudier les données transmises par Nicer. Car celles-ci révèlent des caractéristiques étranges. « Un changement de luminosité en deux étapes, peut-être causé par l'éjection de couches séparées de la surface du pulsar », raconte Peter Dult. La luminosité du flash s'est en effet stabilisée pendant près d'une seconde après son commencement. Puis, elle a augmenté à un rythme plus lent. Au moment, peut-être où l'énergie de l’explosion a atteint un niveau suffisamment important pour propulser vers l'espace, une couche d'hydrogène accumulée par le pulsar. Deux secondes plus tard, le phénomène a atteint son apogée. Une couche d'hélium a alors été balayée. Elle s'est dilatée, a dépassé la couche d'hydrogène, s'est dissipée, a ralenti et s'est recontractée vers le pulsar. Après cette phase, le pulsar s'est à nouveau brièvement éclairci d'environ 20 %. Et les astronomes ne comprennent pas encore pourquoi.

Ici, une animation figurant le flash de rayons X observé par Nicer. © Chris Smith, Goddard space flight center, Nasa

Dévoiler les secrets des étoiles à neutrons

J1808 se trouve à quelque 11.000 années-lumière de notre Terre, dans la constellation du Sagittaire. Il tourne à pas moins de 401 rotations par seconde ! Il fait partie d'un système binaire et vole constamment de l'hydrogène à son compagnon naine brune. Il forme ainsi autour de lui, un disque d'accrétion qui, régulièrement, devient tellement dense qu'il s'ionise. La lumière peine alors à s'échapper de ce disque. L'énergie ainsi piégée déclenche un processus de chauffage et d'ionisation qui emprisonne encore plus d'énergie.

L'hydrogène se met alors à tourner en spirale vers l'intérieur du système pour finalement tomber sur le pulsar. Il forme ainsi une sorte de mer de gaz de plus en plus profonde. Températures et pressions augmentent et l'hydrogène finit par fusionner pour former de l'hélium, libérant aussi de l'énergie. « Cet hélium forme une couche à part », raconte Zaven Arzoumanian, astrophysicien. « Lorsque cette couche atteint quelques mètres de profondeur, les noyaux d'hélium fusionnent pour former du carbone. Et l'hélium explose en libérant une intense, mais brève, boule de feu thermonucléaire à travers toute la surface du pulsar. »

Un moyen de suivre les réactions nucléaires au niveau des pulsars

Pour décrire l'intensité maximale du rayonnement qui peut alors être émis par une étoile à neutron, les chercheurs font appel à un concept baptisé « limite d'Eddington ». Une limite qui dépend fortement de la composition de la source. « Ici, il semble bien que nous ayons observé la limite d'Eddington pour deux compositions différentes dans le même flash de rayons X. Un moyen direct de suivre les réactions nucléaires à la base du phénomène », explique Deepto Chakrabarty, physicien au Massachusetts Institute of Technology (États-Unis).

  • En août 2019, Nicer a enregistré un intense flash de rayons X en provenance du pulsar J1808.
  • Un flash résultant d’une explosion thermonucléaire.
  • Les caractéristiques de ce flash intriguent les astronomes.
Pour en savoir plus

Flash de rayons X détecté par l'ISS

L'instrument spatial Maxi a détecté au cours du mois d'octobre une émission anormale de rayons X provenant de la Voie lactée. Les astronomes recherchent l'étoile à neutrons ou le trou noir qui pourrait en être l'auteur.

Article de Jean-Baptiste Feldmann paru le 27/10/2010

L'apparition d'une nova à rayons X a été observée le 17 octobre par l'instrument japonais Maxi, installé à bord de l'ISS. © Jaxa/Riken/Maxi Team

Maxi (Monitor of All-Sky X-Ray Image) est un détecteur de rayons X, installé à bord de la Station spatiale internationale (ISS) en juin 2009 par la mission de maintenance STS-127. Il s'agit d'une caméra très sensible (réalisée par la Jaxa, l'Agence spatiale japonaise), située sur le module Kibo, destinée à surveiller les sources X sur l'ensemble du ciel.

Alors que les images réalisées par Maxi le 12 octobre dernier ne montraient rien de particulier dans la constellation du Centaure, une source de rayons X a commencé à briller cinq jours plus tard. Alertés, les astronomes ont alors pointé à nouveau le télescope Swift de la Nasa dans cette direction. Swift, en orbite terrestre depuis la fin de l'année 2004, est habituellement chargé de la surveillance des sursauts gamma. Il avait détecté en avril dernier le plus ancien sursaut gamma connu, GRB 090423.

L'instrument Maxi (au centre de l'image) juste après sa fixation au module japonais Kibo, lors de la mission STS-127. © Nasa TV

Coup double pour Maxi

La nouvelle source de rayons X repérée dans la constellation du Centaure a été dénommée Maxi J1409-619. Elle semble correspondre à une source détectée une dizaine d'années auparavant par le satellite italo-américain Beppo-Sax, mais cette fois l'émission est cinquante fois plus forte. Selon David Burrows, professeur au Penn State College et responsable du télescope Swift, l'émission de rayons X observée est probablement provoquée par une étoile à neutrons ou un trou noir qui arrache épisodiquement de la matière à une étoile massive à proximité. Le phénomène devrait durer quelques semaines ou quelques mois avant que le calme ne revienne dans ce coin de ciel.

C'est la seconde fois en quelques jours que l'instrument Maxi détecte une source de rayons X. Le 25 septembre dernier, il avait découvert la source Maxi J1659-152 dans la constellation d'Ophiuchus. De telles sources d'émission sont nommées novae à rayons X par les astronomes car même si elles n'ont pas de contrepartie dans le domaine visible, leur brutale augmentation d'émission rappelle les novae, ces étoiles nouvelles qu'on découvre parfois, comme V458 Vulpeculae.

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