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Une étoile rare qui explose à plusieurs reprises a été capturée en train de produire de puissants rayons gamma

 Une étoile rare qui explose à plusieurs reprises a été capturée en train de produire de puissants rayons gamma

Une étoile rare qui explose à plusieurs reprises a été capturée en train de produire de puissants rayons gamma

Une étoile rare qui explose à plusieurs reprises semble également générer la forme de lumière la plus énergétique de l'Univers.

L'analyse d'une éruption du système binaire RS Ophiuchi a révélé que l'onde de choc se propageant dans l'espace agit comme un accélérateur de particules qui génère un rayonnement gamma. Cela suggère que les conditions qui génèrent ce rayonnement n'ont pas besoin d'être aussi extrêmes qu'on le pensait auparavant.

À leur tour, il se pourrait que des explosions plus importantes, telles que les supernovae, soient des accélérateurs de particules encore plus puissants, produisant des rayons cosmiques avec des énergies supérieures à un quadrillion d'électronvolts.

"L'observation selon laquelle la limite théorique de l'accélération des particules peut en fait être atteinte dans de véritables ondes de choc cosmiques a d'énormes implications pour l'astrophysique", a expliqué l'astrophysicien Ruslan Konno du German Electron Synchrotron (DESY) en Allemagne et de la collaboration HESS.

"Cela suggère que le processus d'accélération pourrait être tout aussi efficace dans leurs parents beaucoup plus extrêmes, les supernovae."

L'étoile en question est un type très particulier d'étoile binaire. Son nom est RS Ophiuchi, situé à 4 566 années-lumière, et c'est un type d'étoile connue sous le nom de nova récurrente, l'une des 10 seules connues dans la galaxie de la Voie lactée. Comme vous pouvez le deviner d'après le nom de la catégorie, l'objet éclate périodiquement dans une explosion appelée nova, qui se déclenche tous les 15 ans environ.

La cause de ces éruptions est le vampirisme stellaire (oui, vous avez bien lu).

Le système binaire consiste en une naine blanche en orbite proche avec une géante rouge. Alors que les deux tourbillonnent l'une autour de l'autre, la matière - principalement l'hydrogène - est siphonnée de la géante rouge par la naine blanche plus petite et plus dense.

Cet hydrogène s'accumule à la surface de la naine blanche, où il se réchauffe. Périodiquement, la masse devient si importante que la pression et la température au fond de la couche sont suffisantes pour déclencher une explosion thermonucléaire - une nova - expulsant violemment l'excès de matière dans l'espace.

La nova la plus récente a été observée en août de l'année dernière, si énergique que RS Ophiuchi est temporairement devenue suffisamment brillante pour être vue à l'œil nu.

"Les étoiles formant le système sont à peu près à la même distance les unes des autres que la Terre et le Soleil", a déclaré l'astrophysicienne Alison Mitchell de l'Université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nürnberg en Allemagne et chercheuse principale du programme HESS Nova.

"Lorsque la nova a explosé en août 2021, les télescopes HESS nous ont permis d'observer pour la première fois une explosion galactique en rayons gamma de très haute énergie."

Le réseau HESS se compose de cinq télescopes en Namibie et a été récemment mis à niveau avec une nouvelle caméra très sensible ; le réseau détecte le rayonnement Cherenkov lorsqu'un rayon gamma de haute énergie frappe l'atmosphère terrestre et produit une pluie de particules suralimentées. Parce que la lumière se déplace plus lentement dans l'air que dans le vide, ces particules se déplacent brièvement plus vite que la lumière, créant un flash bleu.

Les scientifiques peuvent analyser ce rayonnement pour déterminer l'énergie du rayon gamma qui l'a produit. Dans le cas des rayons gamma de l'éruption de RS Ophiuchi, ces rayons dépassaient 100 gigaélectronvolts, soit 100 milliards d'électronvolts.

Bien que ce soit loin d'être les rayons gamma les plus énergétiques jamais détectés, ce qui est spécial ici, c'est que les observations ont révélé le mécanisme qui les produit dans une nova.

En observant l'évolution de la nova en temps réel, l'équipe a reconstitué le phénomène qui a produit les rayons gamma. Selon leur analyse, l'onde de choc de la nova de la naine blanche heurte le vent de la géante rouge, accélérant les protons à de très hautes énergies, qui peuvent entrer en collision les uns avec les autres pour produire des photons de rayons gamma.

"C'est la première fois que nous sommes en mesure d'effectuer des observations de ce type, et cela nous permettra d'avoir des informations futures encore plus précises sur le fonctionnement des explosions cosmiques", déclare l'astrophysicien théoricien Dmitry Khangulyan de l'Université Rikkyo de Tokyo, au Japon.

"Nous pouvons, par exemple, découvrir que les novae contribuent à la mer omniprésente des rayons cosmiques et ont donc un effet considérable sur la dynamique de leur environnement immédiat."

Le réseau de télescopes Cherenkov de nouvelle génération, 10 fois plus sensible que les télescopes Cherenkov au sol actuels, devrait aider les scientifiques à déterminer la fréquence de ce processus dans les novas.

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