Des astronomes ont scruté la surface de ce magnétar à 12 000 années-lumière : la bosse de quelques millimètres repérée ne colle plus avec les sursauts radio

Une bosse de quelques millimètres à peine, sur une sphère de 12 kilomètres de rayon tournant sur elle-même en un peu plus de cinq secondes. C’est cette déformation microscopique qu’une équipe d’astronomes a réussi à détecter sur XTE J1810-197, un magnétar situé à environ 12 000 années-lumière dans la direction de la constellation du Sagittaire. Et cette bosse raconte une histoire qui contredit plusieurs théories sur l’origine des sursauts radio rapides.

Le détail change tout.

Car cette légère irrégularité de surface, invisible à l’œil nu mais mesurable grâce à la polarisation des ondes radio, provoque un mouvement de bascule de l’étoile à neutrons. Un mouvement que les modèles théoriques attendaient depuis longtemps pour expliquer certains sursauts radio répétitifs. Le problème, c’est que ce mouvement s’éteint bien trop vite pour coller avec l’observation.

Un magnétar qui se réveille après dix ans de silence

Ce magnétar tourne sur lui-même en 5,57 secondes et possède un champ magnétique d’environ 30 milliards de Tesla à sa surface, soit un milliard de fois plus élevé que l’aimant le plus puissant créé sur Terre. Après une décennie de silence radio, XTE J1810-197 s’est réveillé en novembre 2018 avec un sursaut de rayons X et une forte émission radio. Ce n’était pas une première pour l’objet : un précédent réveil avait déjà eu lieu en 2002, suivi d’une longue phase d’émission radio qui s’était éteinte en 2008. Les astronomes savaient donc que la source pouvait redevenir active, sans pouvoir prédire quand.

Ces objets sont si denses qu’ils contiennent 1 à 2 fois la masse du Soleil dans une sphère presque parfaite d’environ 12 km de rayon. Sur la trentaine de magnétars recensés dans la Voie lactée, une poignée seulement laisse échapper des ondes radio détectables depuis la Terre.

XTE J1810-197 fait partie de ces rares exceptions.

La polarisation trahit une déformation infime

C’est en scrutant les variations de polarisation du signal radio, dans les mois qui ont suivi le réveil de 2018, que l’équipe a repéré l’anomalie. Lors de la campagne d’observation intense qui a suivi ce sursaut, l’équipe a remarqué des variations systématiques dans les propriétés de la lumière radio, notamment sa polarisation, révélant un changement d’orientation du faisceau radio du magnétar par rapport à la Terre. Ce changement d’orientation ne pouvait s’expliquer que par un phénomène précis : la précession libre, ce mouvement de toupie qui décrit une étoile légèrement asymétrique tournant sur elle-même. Cet effet a été attribué à la précession qui résulte d’une légère asymétrie dans la structure du magnétar, avec une déformation inférieure à quelques millimètres, montrant un mouvement similaire à celui d’une toupie.

Les données proviennent de deux instruments européens de référence, le radiotélescope de Jodrell Bank et celui d’Effelsberg, croisées sur plusieurs mois d’observation à 1,5 et 6 GHz. Les chercheurs ont ensuite modélisé cette déformation en termes d’ellipticité, une mesure de l’écart entre la forme réelle de l’étoile et une sphère parfaite. La valeur maximale trouvée, de l’ordre de quelques 10⁻⁶, s’est révélée cohérente avec l’ellipticité maximale qu’une étoile à neutrons pourrait supporter sans se briser. Une coïncidence qui rassure sur la validité du modèle physique employé.

Mais le plus intéressant restait à venir.

Un mouvement qui s’éteint trop vite pour les modèles de sursauts répétitifs

Certains modèles théoriques proposent que les sursauts radio rapides répétitifs, ces flashs cosmiques ultra-brefs détectés parfois par centaines depuis une même source, soient produits par des magnétars en précession permanente. L’idée séduisait par sa simplicité : un faisceau radio qui balaie régulièrement l’espace produirait naturellement des motifs périodiques dans les sursauts observés. La précession s’est rapidement amortie au cours des mois suivants avant de disparaître, ce qui contredit plusieurs modèles selon lesquels les sursauts radio répétitifs peuvent être expliqués par des magnétars en précession.

Cette disparition change la donne. Un magnétar dont la précession s’éteint en quelques mois ne peut pas produire, des années durant, des sursauts périodiques attribuables à ce même mouvement. Les modèles concurrents, notamment ceux qui invoquent des chocs de plasma dans la magnétosphère de l’étoile, gagnent en crédibilité face à ce constat.

Reste une question ouverte : pourquoi cette bosse s’estompe-t-elle si vite ? L’étude approfondie de l’amortissement de la précession pourra aussi améliorer nos connaissances sur la structure interne des étoiles à neutrons. La croûte solide de l’étoile et son noyau superfluide semblent se recoupler progressivement après le choc du sursaut de 2018, un processus que seule une nouvelle activité radio de XTE J1810-197 permettra de vérifier une nouvelle fois.

Sources : lesia.obspm.fr | dailygeekshow.com