Le NICER observe une fusion de « sursauts » sur un magnétar

L’observatoire NICER de la NASA, installé à bord de la Station spatiale internationale, a observé un phénomène astrophysique inédit.

NICER

NICER (le dispositif carré au centre de l’image) à l’extérieur de l’ISS. Crédit : NASA

Un observatoire de haut vol unique en son genre, installé à bord de la Station spatiale internationale, a récemment effectué une découverte totalement inédite : un objet astrophysique étrange.

Dans la nuit du 10 octobre 2020, l’observatoire orbital Neil Gehrels Swift de la NASA a repéré un phénomène anormal : un magnétar à rotation rapide, qui clignotait dans le spectre des rayons X. Si l’observatoire Neil Gehrels Swift est conçu pour détecter les sursauts gamma, il lui arrive de repérer d’autres sources d’énergie curieuses lorsqu’il balaie le ciel dans le spectre de la lumière visible, des rayons X et des rayons gamma.

Cette découverte a rapidement été baptisée SGR 1830-0645, d’après sa position en ascension et en déclinaison droites dans le ciel. La réactivité de Swift a permis aux chercheurs de suivre la découverte en utilisant l’explorateur de composition intérieure des étoiles à neutrons (Neutron star Interior Composition Explorer, NICER) pour étudier cette source plus en détail. Le NICER a été lancé à bord d’une fusée SpaceX Falcon-9 dans le cadre de la mission CRS-11 le 3 juin 2017. Il est désormais fixé à l’extérieur de la station, sur la structure en treillis intégrée. Composé de 56 détecteurs de rayons X mous, le NICER balaie le ciel une fois tous les 90 orbites dans une gamme de 0,2 à 12 kiloélectronvolts, portion du spectre qui est uniquement transparente au-dessus de l’atmosphère terrestre. Le NICER étudie plus particulièrement la chronologie précise et l’intérieur des étoiles à neutrons, spécialisation qui convient particulièrement au cas étrange de SGR 1830-0645.

Les étoiles à neutrons sont le vestige d’étoiles d’une masse 10 à 25 fois supérieure à celle de notre soleil, étoiles qui ont pris la forme d’un noyau rotatif dense, de la taille d’une ville, après l’explosion d’une supernova. Faisant environ 1,4 masse solaire, comprimée dans un diamètre d’une dizaine de kilomètres, les étoiles à neutrons ne se décomposent pas davantage en raison de ce que l’on appelle la pression de dégénérescence des neutrons.

Magnetar

Représentation artistique du magnétar en rotation SGR 1830-0645. Crédit : NASA.

La sous-espèce d’étoile à neutrons appelée « magnétar » est encore plus étrange. Les magnétars possèdent un champ magnétique des milliers de fois plus puissant que les étoiles à neutrons ordinaires. Ce puissant champ magnétique peut perturber l’épaisse croûte du magnétar, déclenchant de violentes impulsions énergétiques de rayons X comme celles observées sur SGR 1830-0645.

Le NICER a également remarqué un phénomène étrange à propos du magnétar SGR 1830-0645 : les éclairs de rayons X se produisaient trois par trois. Le NICER a observé le trio de sursauts dont la durée diminuait à chaque rotation rapide. Le NICER a pu suivre le magnétar pendant plus d’un mois, jusqu’à ce qu’il devienne trop proche du soleil pour être observé, en novembre 2020.

NICER

Graphique sur 37 jours des sursauts de rayons X fusionnant à la surface de SGR 1830-0645. Crédit : NASA/NICER« Le NICER a suivi la façon dont trois points chauds brillants émettant des rayons X se déplaçaient lentement à la surface de l’objet tout en diminuant, ce qui nous a permis d’observer ce phénomène comme jamais auparavant, a déclaré George Younes (université George Washington/NASA/GSFC) dans un communiqué de presse récent. Le plus grand sursaut finissait par fusionner avec un point plus petit, chose que nous n’avions jamais vue auparavant. »

Malgré le nom « SGR », correspondant au Sagittaire, SGR 1830-0645 se trouve dans la constellation voisine de l’Écu de Sobieski, très près de l’étoile Alpha Scuti, visible à l’œil nu. Très proche du plan galactique, à une distance d’environ 13 000 années-lumière, SGR 1830-0645 se situe à peu près à mi-chemin entre le système solaire et le noyau galactique.

Star Map

Emplacement de SGR 1830-0645 dans le ciel. Crédit : Dave Dickinson/Stellarium.

Cette découverte met en évidence la capacité du NICER à observer en détail la surface et l’activité d’un magnétar distant de milliers d’années-lumière. Elle démontre également l’utilité de la Station spatiale internationale en tant que plateforme d’observation astrophysique, capable d’alimenter des instruments tels que le NICER et le spectromètre magnétique alpha (AMS-2). Le NICER abrite par ailleurs le Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT), expérience de chronométrage des pulsars conçue pour tester la faisabilité de l’utilisation des pulsars pour la navigation dans l’espace lointain.

Il sera fascinant de voir quelles sortes de découvertes étonnantes le NICER réalisera dans les années à venir.

– Regardez la vidéo de la NASA concernant le NICER et SGR 1830-0645 ici