Une équipe d'astrophysiciens de l'université de l'Alabama a recensé 84 objets aux rayons X anormalement faibles et au rayonnement ultraviolet intense, en épluchant les archives publiques du télescope spatial Chandra. Cette population inédite est répartie dans six galaxies, dont Andromède et le Moulinet.
Lancé par la NASA en 1999, le télescope spatial Chandra scrute l'univers en rayons X depuis plus de vingt-cinq ans. Mustafa Muhibullah, astrophysicien à l'université de l'Alabama, a passé au crible les archives publiques de l'observatoire avec son équipe. Il en a isolé des signaux qui n'apparaissent que dans les images les plus douces de l'instrument, avant de disparaître totalement aux énergies supérieures. « Nous n'avons jamais vu un groupe d'objets agir ainsi », a expliqué le chercheur. Dans cette étude, ces 84 sources X hypermolles seraient des binaires compactes. Dans chacune, une étoile compacte capterait la matière d'une étoile compagne.
Une traque menée dans l'archive publique de Chandra
Pour ce travail, Mustafa Muhibullah a collaboré avec Jimmy Irwin, également astrophysicien à l'université de l'Alabama, et avec Rosanne Di Stefano, du Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian. L'équipe a passé en revue les données publiques de l'observatoire, accumulées depuis le lancement de Chandra. Sur les six galaxies observées, quatre sont elliptiques et deux sont spirales, la galaxie d'Andromède et le Moulinet.
Dans les images les plus basses en énergie de l'instrument, ces 84 sources apparaissent nettement. Elles s'effacent presque totalement dès que l'énergie des rayons X augmente. Devant ce comportement commun, l'équipe a cherché une explication unique aux 84 signaux plutôt que 84 anomalies isolées.
Des binaires compactes qui laissent fuir leur ultraviolet
Une étoile compacte capte la matière de sa compagne dans chaque binaire. Ce gaz s'échauffe avant de heurter la surface ou l'horizon de l'objet central, et il émet alors des rayons X intenses dans la plupart des binaires compactes connues.
Les sources hypermolles émettent très peu de rayons X. En fréquence, l'ultraviolet se situe juste en dessous des rayons X, et une part importante de l'énergie du système s'évacue sous cette forme. L'hydrogène et l'hélium du milieu interstellaire absorbent une grande partie de ce rayonnement.
Pour cette raison, aucun astronome n'avait détecté ces objets auparavant. Le plan galactique de la Voie lactée bloque l'essentiel de cet ultraviolet lorsqu'il est observé depuis l'intérieur du disque. Les astronomes n'ont donc repéré aucune source hypermolle dans notre propre galaxie.
Un trou noir, une étoile à neutrons ou une naine blanche pourrait occuper le centre de chaque binaire. L'équipe n'exclut aucune de ces trois pistes. Une autre équipe a proposé une nouvelle catégorie de petits trous noirs, repérée par une méthode spectroscopique indépendante des rayons X.
Une pièce du puzzle de l'ionisation interstellaire
Le gaz interstellaire des galaxies contient une part de matière ionisée que les étoiles massives et chaudes n'expliquent pas entièrement à elles seules. Les auteurs de l'étude avancent une hypothèse. Le rayonnement ultraviolet émis par les sources hypermolles pourrait arracher des électrons à ce gaz et combler une partie de cet écart. Cette contribution reste à chiffrer précisément. Elle offrirait toutefois une source d'ionisation indépendante de la formation d'étoiles massives.
Une fenêtre sur l'origine des supernovae de type Ia
Certains de ces 84 objets pourraient être des naines blanches en cours d'accrétion. Une naine blanche accumule de la matière jusqu'à approcher la masse de Chandrasekhar, fixée à 1,44 masse solaire. Au-delà de ce seuil, l'étoile s'effondre et détone en supernova de type Ia. Les astronomes utilisent ce type d'explosion pour mesurer l'expansion de l'Univers. Ils pourraient mieux comprendre ce mécanisme d'accumulation en étudiant ces nouvelles binaires.
Une autre équipe a repéré un couple de naines blanches. Celui-ci a fusionné sans exploser. Cela prouve que la trajectoire vers la détonation n'a rien d'automatique.
