Sondage de mystérieux restes de rayons X « Afterglow » provenant d’explosions de lumière cosmiques extrêmes

Sondage de mystérieux restes de rayons X « Afterglow » provenant d'explosions de lumière cosmiques extrêmes
Impression d'artiste de la rafale gamma

Vue d’artiste d’un sursaut gamma. Crédit : Carl Knox, OzGrav-Swinburne

Les sursauts gamma courts sont des sursauts extrêmement brillants de lumière à haute énergie qui durent quelques secondes. Dans bon nombre de ces sursauts, il reste un matériau mystérieux : une « rémanence » prolongée de rayonnement, y compris des rayons X. Malgré les efforts de nombreux scientifiques depuis de nombreuses années, nous ne savons toujours pas d’où vient cette rémanence.

Dans notre récent article du Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, nous avons étudié un modèle simple qui propose une rotation étoile à neutrons— un noyau effondré extrêmement dense d’une étoile supergéante massive — en tant que moteur derrière un type de longues rémanences de rayons X, connues sous le nom de plateaux de rayons X. À l’aide d’un échantillon de six sursauts gamma courts avec un plateau de rayons X, nous avons déterminé les propriétés de l’étoile à neutrons centrale et du mystérieux vestige qui l’entoure.

Le modèle que nous avons utilisé s’inspire des restes de la jeune supernova. Alors que les restes de sursauts gamma courts et de supernovae présentent de nombreuses différences, l’énergie provenant d’une étoile à neutrons en rotation a la même physique sous-jacente. Ainsi, si le reste d’un sursaut gamma court est une étoile à neutrons, il doit avoir un flux d’énergie similaire à celui d’un reste de supernova.

Dans notre étude, nous avons emprunté la physique de base des modèles précédents de sursauts gamma courts pour prédire la luminosité et la durée du plateau de rayons X. Pour chaque sursaut court gamma, les résultats suggèrent que l’étoile à neutrons restante est un magnétar milliseconde : une étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique extraordinairement puissant. Tous les magnétars connus ont une fréquence de rotation très lente ; de même, toutes les étoiles à neutrons observées avec des spins en millisecondes ont des champs magnétiques faibles. Cet écart dans les observations n’est pas surprenant car le champ magnétique de l’étoile convertit l’énergie de rotation en énergie électromagnétique. Pour un champ de force magnétar, ce processus se produit sur une échelle de quelques secondes à quelques jours – exactement la durée de la plupart des plateaux de rayons X.

Cet article est la première tentative d’estimation de la source des rémanences de rayons X à l’aide de ce type de modèle. Au fur et à mesure que le modèle mûrira et que d’autres données seront collectées, nous pourrons tirer des conclusions plus solides sur la source des plateaux de rayons X et, si nous avons de la chance, découvrir ce que sont ces mystérieux restes.

Référence : « Inferring properties of neutron stars born in short gamma-ray bursts with a plerion-like X-ray plateau » par LC Strang, A. Melatos, N. Sarin et PD Lasky, 4 août 2021, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI : 10.1093/mnras/stab2210

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