un événement transitoire unique détecté avec INTEGRAL
Le premier magnetar extragalactique découvert par INTEGRAL! Un événement transitoire unique a été détecté par le satellite INTEGRAL: jusqu’à présent le magnetars, étoiles à neutrons au champ magnétique hyper puissant, n’étaient connus que dans notre galaxie. INTEGRAL, avec l’aide de XMM et d’observatoires au sol, a découvert un magnetar dans la galaxie M82!
Retour sur la détection de ce « giant flare » seulement le 4ème en 50 ans d’observations! (article publié Nature)
Pendant que le satellite de l’ESA INTEGRAL était en train d’observer la région de l’amas de galaxies de la Vierge en Novembre 2023, le télescope IBIS/ISGRI a soudainement détecté un signal gamma très bref, d’une durée d’un dixième de seconde (fugure ci contre). Grâce au INTEGRAL Burst Alert Sytem (IBAS), qui analyse les données d’ISGRI en temps réel au centre de données d’INTEGRAL (ISDC), une alerte a été émise seulement 13 secondes après l’évènement et les astronomes d’astreinte, dont Diego Götz du DAp, ont rapidement réalisé que cet évènement énergétique était associé à la galaxie M82.
La question qui s’est posée par la suite était : quel est la nature de l’objet à l’origine de l’impulsion gamma. Est-ce un sursaut gamma court (issu de la coalescence de deux étoiles à neutrons) ou bien un giant flare d’un magnetar (étoile à neutrons avec un champ magnétique très élevé) ?
L’équipe en charge, qui inclut outre les chercheurs français (DAp, LAM, LESIA, Observatoire de Paris), des scientifiques italiens, suisses, danois, allemands, espagnols et irlandais, a demandé que la région soit observée par le télescope de l’ESA XMM dans les rayons X et par Telescopio Nazionale Galileo et l’Observatoire de Haute-Provence (par D. Turpin et E. Le Floc’h du DAp), dans l’optique.
L’absence de signaux dans les autres bandes électro-magnétiques , ainsi que dans les ondes gravitationnelles (LIGO/VIRGO/KAGRA) a permis d’exclure l’hypothèse d’un sursaut gamma court : en fait, les sursauts gamma courts sont accompagnés par une émission rémanente détectable en rayons X et en visible, et la fusion de deux étoiles à neutrons dans une galaxie si proche (M82 se trouve à environ 4 Mpc) aurait donné un signal en ondes gravitationnelles détectable pas les interféromètres au sol (comme pour GW 170817 situé dans un galaxie à 40 Mpc).
Image composite des observations d’Integral, de XMM-Newton et du télescope Telescopio Nazionale Galileo TNG
Image de la région de l’amas de la Vierge obtenue par INTEGRAL au moment de la détection de la source transitoire. Le petit carré sur la carte d’Integral indique l’emplacement de l’explosion. Le cercle bleu sur les deux images découpées indique la boîte d’erreur estimée par IBAS. L’une des images montre les données XMM en rayons X de la galaxie et l’autre une observation en lumière visible. Sur ces deux images (en X et en visible), seule la galaxie M82 est visible, sans aucun autre signal provenant de la source transitoire.
Donc seulement l’hypothèse d’un giant flare produit par un magnetar était compatible avec les observations.
Les magnétars sont des étoiles à neutrons avec un champ magnétique bien plus élevé (jusqu’à 10 000 fois) que les pulsars standard et sont le produit de Supernovae issues d’étoiles massives (au moins huit fois plus massive que le soleil). Ils émettent sporadiquement des courts sursauts de rayons gamma, et très rarement ils en émettent de très énergétiques, appelés giant flares.
Une trentaine de magnetars sont connus dans notre galaxie et dans le Nuage de Magellan. Jusqu’à présent que trois giant flares ont été détectés en 50 ans d’observations.
M82 est une galaxie brillante a fort taux de formation stellaire. C’est donc le lieu de formation d’étoiles massives censées produire des étoiles à neutrons en fin de vie. La découverte d’un magnetar dans ce type de galaxie confirme l’hypothèse que les magnetars sont des objets jeunes et qu’il faut viser ce type de galaxies pour continuer à détecter ce type d’objets.
L’évènement détecté par INTEGRAL est le premier magnetar découvert dans une galaxie proche et va paver la route pour la découverte de nouveaux magnétar extra-galactiques par les futures missions dédiées aux sursauts gamma telles que SVOM ou THESEUS.
Contacts : Diego Gotz, Damien Turpin
Article:
A magnetar giant flare in the nearby starburst galaxy M82, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07285-4
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07285-4
