Impression d'artiste représentant les vents d'une étoile géante rouge impactant une étoile à neutrons pour créer une émission de rayons X prolongée. Un tel système est rare :pas plus d'une dizaine sont actuellement connus. L'un a été détecté « s'allumant » aux rayons X en août 2017, par le satellite Integral de l'ESA. Crédit :ESA
L'observatoire spatial Integral de l'ESA a été témoin d'un événement rare :le moment où les vents émis par une étoile géante rouge enflée ont ravivé son compagnon à rotation lente, le noyau d'une étoile morte, le ramener à la vie en un éclair de rayons X.
L'éruption de rayons X a été détectée pour la première fois par Integral le 13 août 2017 à partir d'une source inconnue en direction du centre surpeuplé de notre Voie lactée. La détection soudaine a déclenché une série d'observations de suivi dans les semaines suivantes pour cerner le coupable.
Les observations ont révélé une étoile à neutrons fortement magnétisée et à rotation lente qui venait probablement de commencer à se nourrir de matière provenant d'une étoile géante rouge voisine.
Etoiles la masse de notre Soleil, et jusqu'à huit fois plus massif, évoluer en géantes rouges vers la fin de leur vie. Leurs couches externes se gonflent et s'étendent sur des millions de kilomètres, leur poussiéreux, coquilles gazeuses soufflées de l'étoile centrale dans des vents relativement lents pouvant atteindre quelques centaines de km/s.
Des étoiles encore plus grandes, jusqu'à 25 à 30 fois plus massive que le Soleil, courir à travers leur carburant et exploser dans une supernova, laissant parfois derrière lui un cadavre stellaire en rotation avec un fort champ magnétique, connue sous le nom d'étoile à neutrons. Ce petit noyau contient la masse de près d'un soleil et demi dans une sphère de seulement 10 km de diamètre, ce qui en fait l'un des objets célestes les plus denses connus.
Il n'est pas rare de trouver des étoiles jumelées, mais le nouveau système d'étoile à neutrons et de géante rouge est une race particulièrement rare connue sous le nom de « binaire à rayons X symbiotique », avec pas plus de 10 connus.
Évolution stellaire. Crédit :Agence spatiale européenne
"Integral a saisi un moment unique dans la naissance d'un système binaire rare, " dit Enrico Bozzo de l'Université de Genève et auteur principal de l'article qui décrit la découverte. " La géante rouge a libéré un vent lent suffisamment dense pour alimenter son compagnon étoile à neutrons, donnant lieu pour la première fois à une émission à haute énergie du noyau stellaire mort."
L'appariement est certainement particulier. Les télescopes spatiaux XMM-Newton de l'ESA et NuSTAR de la NASA ont montré que l'étoile à neutrons tourne presque toutes les deux heures - très lentement par rapport aux autres étoiles à neutrons, qui peut tourner jusqu'à plusieurs fois par seconde. Puis, la première mesure du champ magnétique d'une telle étoile à neutrons a révélé qu'elle était étonnamment forte.
Un champ magnétique puissant pointe généralement vers une jeune étoile à neutrons - on pense que le champ magnétique s'estompe avec le temps - tandis qu'une géante rouge est beaucoup plus âgée, ce qui en fait un couple bizarre d'avoir grandi ensemble.
"Ces objets sont déroutants, " dit Enrico. " Il se peut que soit le champ magnétique de l'étoile à neutrons ne se désintègre pas substantiellement avec le temps après tout, ou l'étoile à neutrons réellement formée plus tard dans l'histoire du système binaire. Cela signifierait qu'il s'est effondré d'une naine blanche en une étoile à neutrons en se nourrissant de la géante rouge pendant une longue période, plutôt que de devenir une étoile à neutrons à la suite d'une explosion de supernova plus traditionnelle d'une étoile massive de courte durée. »
Avec une jeune étoile à neutrons et une vieille géante rouge, à un moment donné, les vents venant du géant gonflé commenceront à pleuvoir sur la plus petite étoile, ralentir sa rotation et émettre des rayons X.
"Nous n'avons jamais vu cet objet auparavant au cours des 15 dernières années de nos observations avec Integral, nous pensons donc avoir vu les rayons X s'allumer pour la première fois, " dit Erik Kuulkers, Scientifique du projet Integral de l'ESA. "Nous continuerons à regarder comment il se comporte au cas où il ne s'agirait que d'un long "rot" de vent, mais jusqu'à présent, nous n'avons pas vu de changements significatifs."
La réponse rapide des observations de suivi a été rendue possible par la communauté SmartNet. Cela comprenait des contributions importantes des télescopes spatiaux XMM-Newton de l'ESA et NuSTAR et Swift de la NASA, et le télescope au sol de recherche en astrophysique austral, Télescopes Faulkes Nord et Sud et l'Observatoire de Las Cumbres.
