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Le sursaut gamma de Noël dû à une mésaventure d'une étoile à neutrons ?

ActualitéClassé sous :Astronomie , Swift , sursaut gamma

Le 25 décembre 2010, le satellite Swift détectait GRB 101225A, baptisé par la suite « le sursaut gamma de Noël ». Anormalement long, il pourrait s'agir de la collision des débris d'une comète ou d'un astéroïde avec la surface d'une étoile à neutrons. À moins qu'il ne résulte de l'engloutissement de cet astre compact par une géante rouge.

Illustration d'artiste de l'hypothèse de l'engloutissement d'une étoile à neutrons par une géante rouge, expliquant le sursaut gamma de Noël. © A. Simonnet, Nasa, E/PO, Sonoma State University

La nature des sursauts gamma est moins problématique de nos jours qu'elle ne l'était il y a plus de dix ans. On a de bonnes raisons de penser que les sursauts courts proviennent de la collision d'étoiles à neutrons et les sursauts longs de l'explosion d'une étoile géante en hypernova, avec formation d'un trou noir.

Cela ne veut pas dire qu'il n'existe pas des variantes dans ces scénarios et même quelques possibilités exotiques qui restent à préciser. Une bonne illustration de cette hypothèse peut se voir avec la publication de deux articles dans Nature, exposant deux modèles susceptibles d'expliquer les observations concernant le sursaut gamma GRB 101225A. 

Comme son nom l'indique, il a été détecté par les instruments de Swift le 25 décembre 2010. Ayant duré environ 28 minutes, on le range donc dans la catégorie des sursauts gamma longs. Toutefois, bien que le télescope Hubble ait tenté de déterminer sa distance, il a échoué.

Or, certaines caractéristiques de son spectre en rayons X et optique laissent penser qu'il ne s'agissait pas d'un sursaut long ordinaire. Selon que le sursaut gamma de Noël, comme il a été baptisé, se trouve très loin de notre galaxie ou au contraire dans la Voie lactée, deux scénarios très différents peuvent être construits.


Deux hypothèses s'affrontent pour expliquer GRB 101225A observé dans la constellation d'Andromède. Tout d'abord, comme le montre le début de la vidéo, une collision avec une comète ou un petit corps céleste, ensuite, celle de l'engloutissement par une géante rouge. © Nasa/Goddard Space Flight Center/YouTube

Comète ou hypernova ?

Il y a d'abord celui où une étoile à neutrons entre en collision avec une comète ou un astéroïde. Plus précisément, avec les débris de ces petits corps célestes mis en pièces par les forces de marée de l'étoile à neutrons.

Dans cette hypothèse, l'événement se serait produit à environ 10.000 années-lumière du Soleil seulement. L'énergie libérée proviendrait donc de l'énergie gravitationnelle de la chute d'environ la moitié de la masse de Cérès, arrivant par paquets sur la surface de l'étoile à neutrons. Mais dans l'autre scénario, on serait en présence d'un système binaire avec une géante rouge, une étoile d'hélium.

Une illustration d'artiste d'une comète mise en pièces par une étoile à neutrons et dont les débris forment un disque d'accrétion provisoire. © A. Simonnet, Nasa, E/PO, Sonoma State University

Dans ce cas, tout commence par une dilatation des couches supérieures de la géante qui finissent par envelopper l'étoile à neutrons, ce qui provoque une éjection plus rapide de ces couches supérieures. Surtout, la friction qu'exerce le gaz sur l'astre compact provoque le ralentissement de son mouvement sur son orbite. L'étoile à neutrons se rapproche donc du cœur de son étoile compagne en effectuant cinq orbites de plus en plus serrées en seulement dix-huit mois. Au final, elle fusionne avec le cœur où se poursuivaient les réactions thermonucléaires de l'étoile et ceci la déstabilise, provoquant son effondrement gravitationnel.

Tout se termine alors selon le scénario habituel pour une hypernova, comme on peut le voir à la fin de la vidéo ci-dessus. Un trou noir se forme dans l'étoile avec la formation de jets de matière relativiste précédant de peu sa mort dans une explosion colossale. 

Si les observations en rayons X par le satellite Chandra indiquent qu'il reste à la place du sursaut gamma une étoile à neutrons, qui pourrait se signaler aussi par des émissions radio en tant que pulsar, alors on saura que le bon scénario qui explique la nature du sursaut gamma de Noël, est le premier, celui de la comète.

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