Les chercheurs ont utilisé des images aux rayons X comme celle-ci pour identifier la formation d'un magnétar. Différentes couleurs représentent différents niveaux d'énergie des rayons X détectés par l'observatoire Chandra X-Ray. Crédit :Observatoire Chandra X-Ray
Un chercheur de l'Université de l'Arkansas fait partie d'une équipe d'astronomes qui ont identifié une explosion d'émission de rayons X d'une galaxie à environ 6,5 milliards d'années-lumière, ce qui correspond à la fusion de deux étoiles à neutrons pour former un magnétar, une grande étoile à neutrons dotée d'un champ magnétique extrêmement puissant. Sur la base de ce constat, les chercheurs ont pu calculer que des fusions comme celle-ci se produisent environ 20 fois par an dans chaque région d'un milliard d'années-lumière au cube.
L'équipe de recherche, qui comprend Bret Lehmer, professeur assistant de physique à l'Université de l'Arkansas, analysé les données de l'observatoire de rayons X Chandra, Le télescope à rayons X phare de la NASA.
L'enquête Chandra Deep Field-South comprend plus de 100 observations aux rayons X d'une seule zone du ciel sur une période de plus de 16 ans pour collecter des informations sur les galaxies dans l'univers. Lehmer, qui travaille avec l'observatoire depuis 15 ans, collaboré avec des collègues en Chine, Chili et Pays-Bas, et à l'Université d'État de Pennsylvanie et à l'Université du Nevada. L'étude a été publiée dans La nature .
Une étoile à neutrons est une petite, étoile très dense, mesurant en moyenne environ 12 milles de diamètre. Les étoiles à neutrons sont formées par l'effondrement d'une étoile suffisamment massive pour produire une supernova, mais pas assez massif pour devenir un trou noir. Lorsque deux étoiles à neutrons fusionnent pour devenir un magnétar, le champ magnétique résultant est 10 000 milliards de fois plus puissant qu'un aimant de cuisine.
"Les étoiles à neutrons sont mystérieuses parce que la matière qu'elles contiennent est extrêmement dense et ne ressemble à rien de reproductible en laboratoire, " expliqua Lehmer. " Nous n'avons pas encore une bonne compréhension de l'état physique de la matière dans les étoiles à neutrons. Les fusions impliquant des étoiles à neutrons produisent de nombreuses données uniques qui nous donnent des indices sur la nature des étoiles à neutrons elles-mêmes et sur ce qui se passe lorsqu'elles entrent en collision."
Un éclat lumineux de rayons X découvert par l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA signale probablement la fusion de deux étoiles à neutrons - des objets stellaires denses contenant principalement des neutrons. La source des rayons X, surnommé XT2, est situé dans le Chandra Deep Field South (CDF-S), un petit coin de ciel dans la constellation de Fornax. Le champ de vision plus large montre une image optique du télescope spatial Hubble d'une partie du champ CDF-S, tandis que l'encart montre une image Chandra se concentrant uniquement sur XT2. Crédit :Rayons X :NASA/CXC/Univ. des sciences et technologies de Chine/Y. Xue et al.; Optique :NASA/STScI
Une précédente découverte de la fusion de deux étoiles à neutrons, qui a utilisé des ondes gravitationnelles et des rayons gamma pour faire l'observation, a donné aux astronomes un nouvel aperçu de ces objets. L'équipe de recherche a utilisé ces nouvelles informations pour rechercher des modèles dans les données de rayons X de l'observatoire Chandra qui correspondaient à ce qu'ils avaient appris sur la fusion des étoiles à neutrons.
Les chercheurs ont trouvé une explosion de rayons X dans les données de l'enquête Chandra Deep Field-South. Après avoir écarté d'autres sources possibles de rayons X, ils ont déterminé que les signaux provenaient du processus de deux étoiles à neutrons formant un magnétar.
« Un élément clé de la preuve est la façon dont le signal a changé au fil du temps, " a déclaré Lehmer. " Il a eu une phase lumineuse qui s'est stabilisée puis a chuté d'une manière très spécifique. C'est exactement ce que vous attendez d'un magnétar qui perd rapidement son champ magnétique par rayonnement."
Des calculs similaires sur le taux de fusion d'étoiles à neutrons ont été effectués sur la base des fusions détectées par les ondes gravitationnelles et les rayons gamma, renforcer les arguments en faveur de l'utilisation des données de rayons X pour trouver de tels événements de fusion exotiques dans l'univers.
