1,6 milliard de Tesla ! Il s’agit de la puissance du champ magnétique de surface la plus forte jamais enregistrée dans l’Univers connu. Ce champ magnétique record émane de ce que l'on appelle un magnétar ultralumineux à rayons X – plus précisément de l’étoile à neutrons Swift J0243.6+6124 -, qui est en train de cannibaliser un autre pulsar avec lequel il forme un (mortel) tandem. Il bat ainsi de 600 millions de Tesla le précédent record, attribué en 2020 au pulsar GRO J1008-57, et équivaut à un million de milliards de fois le champ magnétique de la Terre.
Ces résultats, obtenus conjointement par l’Institut de physique des hautes énergies (IHEP) de l'Académie chinoise des sciences et par le Centre Kepler de physique des particules et d'astrophysique de l'Université de Tübingen (IAAT), ont été obtenus grâce au Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT) ou instrument Insight-HXMT, un satellite chinois lancé en juin 2017 pour en apprendre plus sur les étoiles à neutrons, les trous noirs, les sursauts gamma et tout autre phénomène émettant des rayons X et gamma. Les conclusions des chercheurs ont été publiées le 28 juin 2022 dans la revue Astrophysical Journal Letters.
Les magnétars, objets rares
Les magnétars sont souvent décrits comme les "aimants les plus puissants de l'Univers". Il s’agit plus précisément d'étoiles à neutrons en rotation qui puisent leur énergie de champs magnétiques extrêmement puissants, les plus intenses de l'Univers. Ils sont beaucoup plus rares que les pulsars (un autre type d’étoiles à neutrons), et nous n'en dénombrons que quelques-uns dans notre galaxie.
Lorsque les étoiles à neutrons naissent lors de l'explosion en supernova d'une étoile massive, ces particules chargées peuvent brièvement créer un puissant champ magnétique. Dans les étoiles à neutrons "classiques", le champ magnétique disparaît rapidement en raison de toute la physique complexe qui se produit dans l'explosion. Mais chez certaines étoiles à neutrons, le champ magnétique "se bloque" avant que cela ne se produise. Dès lors, l'étoile à neutrons enfin révélée devient un magnétar.
Les traces d'un festin comme outil de mesure
Notre Swift J0243.6+6124, lui, est plus qu'un "simple" magnétar. Non seulement, il réside dans notre Voie lactée, mais il désigne en réalité un système binaire à rayons X d'étoiles à neutrons, un objet des plus extrêmes composé d'une étoile à neutrons et de son étoile compagnon. Sous l'effet de la colossale force gravitationnelle de l'étoile à neutrons, le gaz de l'étoile compagnon tombe vers l'étoile à neutrons, formant un disque d'accrétion. En "glissant" le long de lignes magnétiques jusqu’à la surface de l’étoile à neutrons, le plasma du disque d'accrétion s’enflamme alors, libérant de puissants rayons X qui, avec la rotation de l'étoile, se traduisent par des signaux périodiques de pulsation de rayons X (d'où le nom de "pulsar d'accrétion de rayons X" pour ces objets).
Dans le spectre de ces rayons X, les astronomes ont trouvé une ligne d'absorption causée par les électrons qui éliminent les rayons X et qui ne peuvent se comporter ainsi que s'ils sont alimentés par un champ magnétique. C'est donc grâce à cette observation qu'ils ont pu mesurer directement l'intensité du champ magnétique.
Cette ligne d’absorption a fini par révéler une énergie allant jusqu'à 146 keV, ce qui correspond à un champ magnétique de surface de plus de 1,6 milliard de Tesla. Il s'agit non seulement du champ magnétique le plus puissant directement mesuré dans l'Univers à ce jour, mais aussi de la première détection d'une ligne d'absorption de cyclotron électronique dans une source de rayons X ultralumineux, fournissant une mesure directe du champ magnétique de surface de l'étoile à neutrons. À bon entendeur, les magnétars : un nouveau record de puissance est à battre.
