Pour la première fois, des scientifiques ont été directement témoins de la formation d’un magnétar – une étoile à neutrons incroyablement puissante, tournant rapidement et dotée d’un champ magnétique intense – au cours d’une supernova superlumineuse. Cette percée, observée lors de l’explosion lointaine connue sous le nom de SN 2024afav (à environ un milliard d’années-lumière de la Terre), confirme une théorie de longue date sur les moteurs à l’origine de certaines des morts stellaires les plus brillantes de l’univers. Les observations, documentées sur 200 jours à l’aide d’un réseau mondial de télescopes, fournissent des preuves irréfutables que les magnétars jouent un rôle crucial dans l’alimentation de ces événements cosmiques extrêmes.
Le comportement particulier de la supernova
SN 2024afav était déjà remarquable par sa luminosité, dépassant d’au moins dix fois les supernovae typiques. Cependant, ce qui la distinguait vraiment était son modèle de luminosité inhabituel : au lieu de s’estomper comme prévu, la supernova a présenté quatre fluctuations de luminosité distinctes, le temps entre chaque oscillation diminuant. Ce comportement a intrigué les astronomes jusqu’à ce qu’une équipe dirigée par Joseph Farah de l’UC Santa Barbara applique les principes de la relativité générale pour expliquer le phénomène.
Un disque d’accrétion vacillant
La clé réside dans la formation d’un disque d’accrétion autour du magnétar nouvellement né. À mesure que la matière issue de l’explosion de la supernova tourne vers l’intérieur, elle forme un disque qui est presque certainement mal aligné avec l’axe de rotation du magnétar. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, un objet en rotation entraîne avec lui l’espace-temps. Cet effet, connu sous le nom de précession Lense-Thirring, provoque l’oscillation du disque d’accrétion.
Cette oscillation agit comme un clignotant clignotant, bloquant et réfléchissant par intermittence la lumière intense du magnétar. À mesure que le disque se rapproche, il vacille plus rapidement, expliquant les intervalles décroissants entre les pics de luminosité. Ce modèle, confirmé par des mois de calculs, assure enfin un lien direct entre magnétars et supernovae superlumineuses.
Confirmation d’une théorie vieille de 16 ans
Les résultats valident une hypothèse proposée en 2008 par Dan Kasen de l’UC Berkeley. Kasen a émis l’hypothèse que les magnétars – les restes d’étoiles trop massifs pour devenir des trous noirs mais suffisamment puissants pour retenir de puissants champs magnétiques – pourraient alimenter l’extraordinaire luminosité de certaines supernovae.
Les magnétars possèdent des champs magnétiques 100 à 1 000 fois plus puissants que les étoiles à neutrons classiques (pulsars) et tournent à plus de 1 000 rotations par seconde. Leur rotation rapide accélère les particules chargées jusqu’à une vitesse proche de la lumière, créant des collisions avec des débris de supernova qui amplifient la luminosité de l’explosion.
Implications pour l’astrophysique
Il ne s’agit pas simplement d’observer un événement rare ; cela représente un changement fondamental dans notre compréhension de la mort stellaire. “C’est la première fois que la relativité générale est nécessaire pour décrire la mécanique d’une supernova”, a déclaré Farah. Bien que les magnétars ne soient pas la seule explication de toutes les supernovae superlumineuses (les interactions par ondes de choc et les disques d’accrétion de trous noirs mal alignés jouent également un rôle), cette découverte fournit des preuves irréfutables de leur importance.
L’étude souligne le pouvoir de combiner des données d’observation de pointe avec des cadres théoriques comme la relativité générale pour percer les mystères du cosmos. Comme l’a conclu Farah, “C’est la science dont je rêvais quand j’étais enfant.”
