Lorsque des étoiles comme notre Soleil épuisent tout leur carburant, elles s'effondrent pour former des naines blanches. Parfois, ces étoiles mortes reviennent à la vie dans une explosion surchauffée et forment une boule de feu de rayons X. Un groupe de recherche de plusieurs instituts allemands a pu observer une telle explosion de rayons X pour la première fois.
"C'était dans une certaine mesure une bonne coïncidence", explique Ole Koenig de l'Institut astronomique de la FAU. "Ces sursauts de rayons X ne durent que quelques heures et sont presque impossibles à prévoir, et l'instrument d'observation doit viser directement le sursaut à un moment précis", explique l'astrophysicien.
Dans ce cas, un tel instrument est le télescope à rayons X eROSITA, qui se trouve maintenant à 1,5 million de km de la Terre et surveille le ciel pour les rayons X mous depuis 2019. Le 7 juillet 2020, il a enregistré une forte émission de rayons X dans cette région du ciel, qui était complètement invisible quatre heures auparavant. Lorsque le télescope à rayons X a sondé le même endroit dans le ciel quatre heures plus tard, le rayonnement avait disparu. Il s'ensuit que le sursaut de rayons X, qui jusqu'alors éclairait complètement le centre du détecteur, aurait dû durer moins de 8 heures.
De tels sursauts de rayons X ont été prédits par des études théoriques il y a plus de 30 ans, mais n'ont jamais été observés directement jusqu'à présent. Ces boules de feu à rayons X se produisent à la surface d'étoiles qui étaient initialement de taille comparable au Soleil, mais qui ont ensuite dépensé la majeure partie de leur hydrogène puis de l'hélium au plus profond de leur noyau. Ces cadavres stellaires s'effondrent jusqu'à ce qu'ils soient des naines blanches de taille similaire à la Terre mais dont la masse peut être la même que celle de notre Soleil.
"Ces soi-disant nouvelles étoiles se forment tout le temps, mais il est très difficile de les détecter dans les premiers instants où la plupart des rayons X sont émis", ajoute le Dr Viktor Doroshenko de l'Université de Tübingen. "La difficulté n'est pas seulement la courte durée du flash, mais aussi le fait que le spectre des rayons X émis est très doux. Les rayons X mous sont peu énergétiques et facilement absorbés par le milieu interstellaire, on ne peut donc pas voir très loin dans cette gamme, ce qui limite le nombre d'objets observables. Les télescopes sont généralement conçus pour fonctionner dans les rayons X plus durs, où l'absorption est moins importante, et pour cette raison, ils peuvent manquer un tel événement."
Parce que ces étoiles brûlées sont composées principalement d'oxygène et de carbone, nous pouvons les comparer à des diamants géants de la taille de la Terre flottant dans l'espace.Cependant, le rayonnement est encore si faible qu'il est difficile à détecter depuis la Terre.
C'est-à-dire jusqu'à ce que la naine blanche soit accompagnée d'une étoile qui brûle encore, et lorsque l'immense attraction gravitationnelle de la naine blanche attire l'hydrogène de l'étoile compagne. "Plus tard, cet hydrogène peut s'accumuler et former une couche de quelques mètres d'épaisseur à la surface de la naine blanche", explique Jorn Wilms, astrophysicien de la FAU. Dans cette couche, l'énorme attraction gravitationnelle crée une pression énorme, qui est si grande qu'elle fait à nouveau éclater l'étoile. À la suite d'une réaction en chaîne, une puissante explosion se produit rapidement, au cours de laquelle la couche d'hydrogène est soufflée. Le rayonnement X d'une telle explosion a frappé les détecteurs eROSITA le 7 juillet 2020, créant une image surexposée.
"En utilisant les calculs du modèle, nous avons pu analyser plus en détail l'image surexposée au cours du processus complexe pour avoir un aperçu des coulisses de l'explosion de la naine blanche", ont déclaré les chercheurs.
D'après les résultats obtenus, la masse de la naine blanche est approximativement égale à la masse du Soleil et est donc relativement importante. L'explosion a créé une boule de feu d'une température d'environ 327 54 K (60 XNUMX C), ce qui la rend environ XNUMX fois plus chaude que le Soleil. Comme ces nouvelles étoiles manquent de carburant assez rapidement, elles se refroidissent rapidement et l'émission de rayons X devient plus faible jusqu'à ce qu'elle se transforme finalement en lumière visible, qui a atteint la Terre une demi-journée après la détection d'eROSITA et a été vue par des télescopes optiques. Étant donné que ces nouvelles étoiles ne sont visibles qu'après un sursaut de rayons X, de tels sursauts sont très difficiles à prévoir, et les trouver dans les détecteurs de rayons X est en grande partie une question de chance.
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