Ce n'est pas exactement un donneur d'organes, mais une étoile en direction du noyau hyper-peuplé de la Voie lactée donnant une partie de sa masse à un voisin dormant. Le résultat? Le voisin dormant est revenu à la vie avec une rafale de rayons X capturée par l'observatoire spatial INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) de l'ESA.
«INTEGRAL a saisi un moment unique dans la naissance d'un système binaire rare» - Enrico Bozzo, Université de Genève.
Les voisins sont probablement liés depuis des milliards d'années, ce qui n'est pas en soi remarquable: les étoiles vivent souvent en paires binaires. Mais la paire repérée par INTEGRAL le 13 août 2017 est très inhabituelle. L'étoile donneuse est une géante rouge et le receveur est une étoile à neutrons. Jusqu'à présent, les astronomes ne connaissent que 10 de ces paires, appelées «binaires symbiotiques aux rayons X».
Pour comprendre ce qui se passe entre ces voisins, nous devons regarder l'évolution stellaire.
L'étoile donneuse est dans sa phase géante rouge. C’est à ce moment qu’une étoile dans la même gamme de masse que notre étoile atteint le dernier stade de sa vie. Comme sa masse est épuisée, la gravité ne peut pas maintenir l'étoile ensemble de la même manière qu'elle l'a fait au début de sa vie. L'étoile se développe vers l'extérieur par des millions de kilomètres. Ce faisant, il libère du matériel stellaire de ses couches externes dans un vent solaire qui parcourt plusieurs centaines de km / sec.
Son voisin est dans un état différent. C'est une étoile qui avait une masse initiale d'environ 25 à 30 fois le Soleil. Lorsqu'une star de cette taille approche de la fin de sa vie, elle subit un sort différent. Les étoiles de cette grande taille vivent rapidement et brûlent rapidement leur carburant. Ensuite, ils explosent en supernovae, dans ce cas en laissant un cadavre derrière. Dans le système binaire capturé par INTEGRAL, le cadavre est une étoile à neutrons en rotation avec un champ magnétique.
Les étoiles à neutrons sont denses. En fait, ce sont quelques-uns des objets stellaires les plus denses que nous connaissons, emballant autant de masse qu'un demi et demi de nos soleils dans un objet qui ne fait que 10 km de diamètre.
Lorsque le vent stellaire de la géante rouge a rencontré l'étoile à neutrons, l'étoile à neutrons a ralenti sa vitesse de rotation et a éclaté, émettant des rayons X à haute énergie.
«INTEGRAL a saisi un moment unique dans la naissance d'un système binaire rare», explique Enrico Bozzo de l'Université de Genève et auteur principal de l'article qui décrit la découverte. "La géante rouge a libéré un vent lent suffisamment dense pour nourrir son compagnon de l'étoile à neutrons, donnant lieu pour la première fois à l'émission de haute énergie du noyau stellaire mort."
Après qu'INTEGRAL ait repéré la rafale de rayons X du binaire, d'autres observations ont rapidement suivi. Les télescopes spatiaux XMM Newton de l'ESA et NuSTAR et Swift de la NASA se sont mis au travail, de même que les télescopes au sol. Ces observations ont confirmé ce que les observations initiales ont montré: il s'agit d'une paire d'étoiles très particulière.
«… Nous pensons avoir vu les rayons X s'allumer pour la première fois.» - Erik Kuulkers, scientifique du projet ESA INTEGRAL.
L'étoile à neutrons tourne très lentement, prenant environ 2 heures pour tourner, ce qui est remarquable car d'autres étoiles à neutrons peuvent tourner plusieurs fois par seconde. Le champ magnétique de l'étoile à neutrons était également beaucoup plus fort que prévu. Mais le champ magnétique autour d'une étoile à neutrons s'affaiblirait avec le temps, ce qui en fait une étoile à neutrons relativement jeune. Et un géant rouge est vieux, c'est donc un appariement très étrange de vieux géant rouge avec une jeune étoile à neutrons.
Une explication possible est que l'étoile à neutrons ne s'est pas formée à partir d'une supernova, mais à partir d'une naine blanche. Dans ce scénario, la naine blanche se serait effondrée dans une étoile à neutrons après une très longue période de se nourrir de matériel de la géante rouge. Cela expliquerait la disparité des âges des deux étoiles dans le système.
«Ces objets sont déroutants», explique Enrico. «Il se pourrait que le champ magnétique de l'étoile à neutrons ne se désintègre pas substantiellement avec le temps après tout, ou que l'étoile à neutrons se soit effectivement formée plus tard dans l'histoire du système binaire. Cela signifierait qu'elle s'est effondrée d'une naine blanche dans une étoile à neutrons à la suite d'une alimentation prolongée de la géante rouge, plutôt que de devenir une étoile à neutrons à la suite d'une explosion de supernova plus traditionnelle d'une étoile massive de courte durée. "
La question suivante est combien de temps ce processus se poursuivra-t-il? Est-ce de courte durée ou le début d'une relation à long terme?
«Nous n’avons jamais vu cet objet au cours des 15 dernières années de nos observations avec INTEGRAL, nous pensons donc que nous avons vu les rayons X s’allumer pour la première fois», explique Erik Kuulkers, scientifique du projet INTEGRAL de l’ESA. "Nous continuerons de regarder comment il se comporte au cas où ce ne serait qu'un long" clapotis "de vents, mais jusqu'à présent, nous n'avons vu aucun changement significatif."
L'observatoire spatial INTEGRAL a été lancé en 2002 pour étudier certains des phénomènes les plus énergétiques de l'univers. Il se concentre sur des choses comme les trous noirs, les étoiles à neutrons, les noyaux galactiques actifs et les supernovae. INTEGRAL est une mission de l'Agence spatiale européenne en coopération avec les États-Unis et la Russie. Sa date de fin prévue est décembre 2018.
