Crédit : RUVID
Un groupe scientifique international avec une participation valencienne exceptionnelle a réussi à mesurer pour la première fois les oscillations de la luminosité d’un étoile à neutrons – magnétar – dans ses moments les plus violents. En seulement un dixième de seconde, le magnétar a libéré une énergie équivalente à celle produite par le Soleil en 100 000 ans. L’observation a été réalisée automatiquement, sans intervention humaine, grâce à l’Intelligence Artificielle d’un système développé au Laboratoire de Traitement d’Images (IPL) de l’Université de Valence.
Parmi les étoiles à neutrons, objets pouvant contenir un demi-million de fois la masse de la Terre dans un diamètre d’une vingtaine de kilomètres, se distingue un petit groupe doté du champ magnétique le plus intense connu : les magnétars. Ces objets, dont une trentaine seulement sont connus, subissent des éruptions violentes encore peu connues du fait de leur caractère inattendu et de leur durée d’à peine quelques dixièmes de seconde. Les détecter est un défi pour la science et la technologie.
Une équipe scientifique internationale avec une participation exceptionnelle de l’Université de Valence a récemment publié dans la revue Nature l’étude de l’éruption d’un magnétar en détail : ils ont réussi à mesurer les oscillations – impulsions – de la luminosité du magnétar pendant ses moments les plus violents. . Ces épisodes sont un élément crucial pour comprendre les éruptions magnétar géantes. C’est une question longuement débattue au cours des 20 dernières années qui a aujourd’hui une réponse, s’il y a des oscillations à haute fréquence dans les magnétars.
Le travail a la contribution de six chercheurs de l’Université de Valence et une forte participation espagnole – 15 scientifiques sur un total de 41. “Même à l’état inactif, les magnétars peuvent être cent mille fois plus lumineux que notre Soleil, mais en Dans le cas du flash que nous avons étudié – le GRB2001415 – l’énergie qui a été libérée est équivalente à celle que notre Soleil rayonne en cent mille ans », souligne le chercheur principal Alberto J. Castro-Tirado, de l’IAA-CSIC.
« L’explosion du magnétar, qui a duré environ un dixième de seconde, a été découverte le 15 avril 2020 en pleine pandémie », explique Víctor Reglero, professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’UV, chercheur au Laboratoire de traitement d’images. (IPL), co-auteur de l’article et l’un des architectes d’ASIM, l’instrument embarqué à bord de la Station spatiale internationale qui a détecté l’éruption. « Depuis, nous avons développé un travail d’analyse de données très intense, puisqu’il s’agissait d’un 1016 Étoile à neutrons de Gauss et située dans une autre galaxie. Un vrai monstre cosmique ! Remarques Reglero.
La communauté scientifique pense que les éruptions dans les magnétars peuvent être dues à des instabilités de leur magnétosphère ou à une sorte de « tremblements de terre » produits dans leur croûte, une couche rigide et élastique d’environ un kilomètre d’épaisseur. « Quel que soit le déclencheur, il se crée dans la magnétosphère de l’étoile, l’Alfvén, un type d’ondes qui sont bien connues dans le Soleil et qui interagissent les unes avec les autres en dissipant de l’énergie », explique Alberto J. Castro-Tirado.
Selon l’étude publiée aujourd’hui dans Nature, les oscillations détectées lors de l’éruption sont cohérentes avec l’émission produite par l’interaction entre les ondes d’Alfvén, dont l’énergie est rapidement absorbée par la croûte. Ainsi, en quelques millisecondes, le processus de reconnexion magnétique se termine et donc également les impulsions détectées dans GRB2001415, qui ont disparu 3,5 millisecondes après le burst principal. L’analyse du phénomène a permis d’estimer que le volume de l’éruption était similaire voire supérieur à celui de l’étoile à neutrons elle-même.
Les algorithmes de l’Université de Valence le capturent sans intervention humaine
L’éruption a été détectée par l’instrument ASIM, qui se trouve à bord de la Station spatiale internationale (ISS). L’ASIM, auquel participe l’Université de Valence, était le seul des sept télescopes capable d’enregistrer la phase principale de l’éruption dans toute sa gamme d’énergie sans subir de saturation. L’équipe scientifique a pu résoudre la structure temporelle de l’événement, une tâche vraiment complexe qui a impliqué plus d’un an d’analyse pendant seulement deux secondes au cours desquelles les données ont été collectées.
L’Atmosphere Space Interactions Monitor (ASIM) est une mission de l’ESA développée par le Danemark, la Norvège et l’Espagne, qui est opérationnelle dans l’ISS depuis 2018 sous la supervision des chercheurs Torsten Neubert (Université technique du Danemark), Nikolai Ostgaard (Université de Bergen , Norvège) et Víctor Reglero (Université de Valence, Espagne), qui forment l’équipe scientifique de l’ASIM Facility.
L’objectif de l’ASIM est de surveiller les phénomènes violents dans l’atmosphère terrestre des rayons optiques aux rayons gamma à 40 MeV, une activité que le télescope mène depuis juin 2018, ayant déjà détecté 1000 éruptions de rayons gamma. « Étant donné que ces phénomènes sont imprévisibles, l’ASIM décide de manière totalement autonome quand quelque chose s’est produit et envoie les données aux différents centres du Science Data Center de Copenhague, Bergen et Valence », explique Víctor Reglero.
La détection d’oscillations quasi-périodiques dans GRB2001415 a été tout un défi du point de vue de l’analyse du signal. « La difficulté réside dans la brièveté du signal, dont l’amplitude décroît rapidement et s’incruste dans le bruit de fond. Et comme il s’agit de bruit corrélé, il est difficile de distinguer son signal », détaille Reglero. L’intelligence du système que nous avons développé à l’Université de Valence est ce qui a permis, avec des techniques sophistiquées d’analyse de données, de détecter ce phénomène spectaculaire.
Bien que ces éruptions aient déjà été détectées dans deux des trente magnétars connus de notre galaxie et dans certaines autres galaxies voisines, GRB2001415 serait l’éruption magnétar la plus éloignée capturée à ce jour, se trouvant dans le groupe de galaxies du Sculpteur à environ treize millions d’années-lumière. « Vu en perspective, c’était comme si le magnétar voulait nous indiquer son existence depuis sa solitude cosmique, chantant dans les kHz avec la force d’un Pavarotti d’un milliard de soleils », explique Reglero.
Selon les auteurs de l’article maintenant publié dans La nature, cette éruption a fourni un élément crucial pour comprendre comment les contraintes magnétiques sont produites dans et autour d’une étoile à neutrons. La surveillance continue des magnétars dans les galaxies proches aidera à comprendre ce phénomène, et ouvrira également la voie à une meilleure compréhension des sursauts radio rapides, actuellement l’un des phénomènes les plus énigmatiques de l’astronomie.
Référence : « Very-high- Frequency Oscillations in the main peak of a magnetar Giant flare » par AJ Castro-Tirado, N. Østgaard, E. Gögüs, C. Sánchez-Gil, J. Pascual-Granado, V. Reglero, A Mezentsev, M. Gabler, M. Marisaldi, T. Neubert, C. Budtz-Jørgensen, A. Lindanger, D. Sarria, I. Kuvvetli, P. Cerdá-Durán, J. Navarro-González, JA Font, B. – B. Zhang, N. Lund, CA Oxborrow, S. Brandt, MD Caballero-García, IM Carrasco-García, A. Castellón, MA Castro Tirado, F. Christiansen, CJ Eyles, E. Fernández-García, G. Genov, S. Guziy, Y.-D. Hu, A. Nicuesa Guelbenzu, SB Pandey, Z.-K. Peng, C. Pérez del Pulgar, AJ Reina Terol, E. Rodríguez, R. Sánchez-Ramírez, T. Sun, K. Ullaland et S. Yang, 22 décembre 2021, La nature.
EST CE QUE JE:
