Choc frontal dans la Galaxie

Deux astronomes de l’UNIGE découvrent la première émission de rayons gamma très énergétiques provenant d’une étoile massive

C’est grâce à la technologie de pointe du satellite Integral que Jean-Christophe Leyder et Roland Walter, astrophysiciens au Centre des données Integral (ISDC) de l’Université de Genève (UNIGE), viennent de découvrir pour la première fois une émission très énergétique provenant de l'étoile massive Eta Carinae. Bien que ce type d’étoile ait depuis longtemps été soupçonné d’émettre des rayons gamma, aucun groupe n’était jusqu'à aujourd’hui parvenu à relever ce défi. L’identification de telles émissions est essentielle pour comprendre dans quelles conditions les particules peuvent être accélérées dans l'univers et le rôle des étoiles et de leur vent comme sources d'énergie dans la galaxie.

Seule source de rayons gamma observable à l'oeil nu, Eta Carinae est une des étoiles binaires les plus massive de notre galaxie, si incroyablement massive que les astronomes l'appellent une hyper-géante. Eta Carinae contient en effet entre 100 et 150 fois la masse de notre Soleil, et brille autant que 4 millions de Soleil réunis. En 1850, Eta Carinae a éjecté une masse comparable à deux fois celle du Soleil et est devenue la deuxième étoile la plus brillante du ciel pendant 20 ans.

Premiers rayonnements captés

Si de telles étoiles massives binaires ont longtemps été suspectées d’émettre des rayons gamma, aucune équipe n'avait jusqu'à présent été à même de les détecter. Grâce aux données fournies par Integral, le satellite de l'Agence spatiale européenne (ESA), les deux astronomes du Centre des données Integral de l'UNIGE sont parvenus à montrer pour la toute première fois qu'Eta Carinae émet du rayonnement à très haute énergie. «L'intensité des rayons gamma est un peu plus basse qu'attendue, mais étant donné qu'il s'agit de la première observation sans ambiguïté de ce type d'objet, l'accord avec les prédictions théoriques est relativement bon» explique Roland Walter.

A la croisée des vents stellaires

La luminosité des étoiles massives est tellement intense que leurs vents stellaires peuvent atteindre des vitesses de 1500 à 2000 km/s. Lorsque deux étoiles massives se trouvent à proximité l'une de l'autre, comme c'est le cas dans le système binaire d'Eta Carinae, les vents se collisionnent, créant une onde de choc où les particules peuvent atteindre une énergie correspondant à une température équivalente à des milliards de degrés. «C'est un système extrême» ajoute Jean-Christophe Leyder, «que nous appelons une binaire à collision de vents.»

Des électrons sont pris au piège dans le champ magnétique de l'onde de choc, traversant celui-ci à de nombreuses reprises, jusqu'à être accélérées à des énergies énormes. Lorsqu'ils quittent finalement l'onde de choc, ces particules rentrent en collision avec la lumière de l'étoile en lui transférant une partie de leur énergie, créant l'émission de rayons gamma observée par Integral.

Mieux comprendre l’Univers

De l’avis de Roland Walter, «il est très important de comprendre les vents des étoiles massives qui se retrouvent au coeur de nombreux phénomènes dans l'Univers. Les vents stellaires ont en effet de multiples implications sur l'évolution des étoiles, sur l'évolution chimique de l'Univers, et en tant que sources d'énergie dans la galaxie.»

Les étoiles massives étant rares, les systèmes binaires le sont encore plus. «Dans notre galaxie, il y a probablement environ à peine 30 à 50 binaires à collision de vents quimontrent une signature claire de collision de vents stellaires» explique Jean-Christophe Leyder. A partir de diverses observations, les scientifiques ont pu déterminer qu'Eta Carinae éjecte environ une masse terrestre par jour dans son vent.

Eta Carinae - située virtuellement à notre porte, puisque éloignée d'à peine 8000 années lumières - est suffisamment proche pour être étudiée en détail. Maintenant qu'ils savent à quoi s'attendre, les astronomes vont rechercher cette émission gamma en provenance d'autres étoiles binaires à collision de vents situées à plus grande distance.

En savoir plus... European Space Agency (ESA) press release

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