Découverte d’une nouvelle façon de mourir pour une étoile

Des astronomes ont identifié une nouvelle façon de mourir pour une étoile, dans un véritable carambolage au cœur d’une galaxie.  «Plutôt qu’une fin naturelle, les étoiles peuvent mourir dans une collision», explique à l’AFP le professeur Andrew Levan, de l’Université de Radboud (Pays-Bas), premier auteur d’une étude publiée dans «Nature».

Normalement, le sort d’une étoile dépend de sa masse. «Les grosses étoiles finissent en supernova (une gigantesque explosion), et celles de faible masse, comme le Soleil, s’éteignent sous la forme d’une naine blanche», rappelle l’astrophysicien. Elles peuvent aussi, plus rarement et dans le cas d’étoiles à neutron, fusionner l’une avec l’autre quand elles se trouvent dans un système binaire, comme une paire d’objets nés trop près l’un de l’autre.

Rien de tel ici, avec l’observation au mois d’octobre 2019 d’un sursaut gamma, un jet de rayons d’une énergie colossale, venant d’une lointaine galaxie située dans la direction de la constellation du Verseau. Selon sa durée, allant de moins de deux secondes jusqu’à plusieurs minutes, un tel événement signe respectivement la fusion de deux étoiles à neutron ou l’explosion d’une grosse étoile en supernova. GRB191019 (le nom du sursaut), avec une durée au-delà de la minute, appartenait normalement à la deuxième catégorie.

Mais les astronomes n’ont observé aucun signal de supernova dans la galaxie d’où provenait le jet et située à environ 2 milliards d’années-lumière de la Terre. Rien d’étonnant pourtant, car cette galaxie, très vieille, ne forme presque plus d’étoiles, et donc certainement plus les étoiles massives susceptibles de terminer en supernova.

Une longue observation de l’événement a donné la clé du mystère. Il est survenu à une distance extrêmement proche du cœur de la galaxie, à moins de cent années-lumière. À titre de comparaison, notre système solaire se trouve à environ 27 000 années-lumière du centre de la galaxie.

Ce cœur galactique «est une région très dense, qui peut contenir des dizaines de millions d’étoiles, qui peuvent se heurter ou se disperser», explique Andrew Levan. D’autant plus que les «objets compacts» qui le peuplent, naines blanches, étoiles à neutron et petits trous noirs, sont soumis à la force gravitationnelle du trou noir supermassif, tapi au centre de la galaxie.

Ce qui a conduit l’équipe internationale de chercheurs à conclure que les deux objets célestes dont la collision a provoqué le sursaut gamma «se sont formés à des endroits différents l’un de l’autre et se sont rencontrés» dans le cœur de la galaxie, selon l’astrophysicien.

Les astronomes supposent que de telles collisions, dont l’existence a été supposée théoriquement, peuvent intervenir de façon courante dans un tel environnement. Mais que leur observation est rendue très difficile car les cœurs des galaxies sont des régions pleines de poussières et de gaz.