Monde de la physique : découverte de l’ancêtre d’un magnétar

Les magnétars sont des étoiles à neutrons dotées d’un champ magnétique extrêmement puissant. Beaucoup de ces restes d’étoiles sont déjà connus, mais la manière dont ils se forment n’a pas encore été élucidée. Une équipe de recherche a maintenant découvert ce secret : les scientifiques ont prouvé qu’une vieille étoile appelée HD 45166 possède déjà un champ magnétique inhabituellement puissant. Comme ils le rapportent dans la revue “Science”, ce champ magnétique augmenterait énormément lorsque l’étoile s’effondrerait en étoile à neutrons. Il deviendrait alors un magnétar.

L’étoile, située à 3 000 années-lumière, fait partie d’un système stellaire binaire et a abandonné sa coque externe dans l’espace : elle est désormais principalement constituée d’hélium. Une telle étoile est appelée étoile Wolf-Rayet. Mais depuis cent ans, elle reste une énigme pour les astronomes : malgré tous les efforts théoriques, elle ne semble pas rentrer dans les modèles d’évolution stellaire. Par exemple, ces modèles ne peuvent pas expliquer pourquoi HD 45166 présente des raies très étroites dans le spectre lumineux par rapport aux autres étoiles Wolf-Rayet.

Afin de percer le mystère de cet objet céleste, Pablo Marchant de l’Université de Louvain et son équipe ont observé l’étoile avec de nombreux télescopes et évalué les données d’archives. Il s’est avéré que HD 45166 est plus léger qu’on ne le pensait auparavant : il pèse environ deux fois la masse de notre Soleil. Il est également plus proche de sa star partenaire qu’on ne le pensait initialement. Une autre découverte a particulièrement retenu l’attention : la lumière de l’étoile change de couleur au fil du temps, d’une manière typique des étoiles chaudes dotées de champs magnétiques puissants.

Un champ magnétique record avec des conséquences

“La surface entière de cette étoile à hélium est aussi magnétique que les aimants les plus puissants que nous ayons jamais fabriqués sur Terre”, explique Marchant. Avec une densité de flux magnétique de 43 000 gauss, HD 45166 établit même un record pour les étoiles si massives qu’elles peuvent s’effondrer en étoiles à neutrons. A titre de comparaison : le champ magnétique terrestre est d’environ 0,4 gauss au sol.

Grâce à leurs nouvelles découvertes sur HD 45166, les chercheurs ont ensuite utilisé des ordinateurs pour simuler la manière dont cette étoile extrêmement magnétique continuera à se développer. Les calculs montrent que lorsque la fusion nucléaire s’arrête à l’intérieur de l’étoile, celle-ci s’effondre en un corps céleste beaucoup plus petit, une étoile à neutrons. Les étoiles à neutrons ne mesurent généralement qu’une vingtaine de kilomètres de diamètre. Lors de l’effondrement, cependant, le champ magnétique est préservé, mais il est désormais concentré dans beaucoup moins d’espace. Étant donné que la densité du flux magnétique dépend de la zone traversée par le champ magnétique, elle augmente jusqu’à atteindre 100 000 milliards de gauss – une valeur typique pour les magnétars.

Ainsi, l’étoile observée pourrait être “l’ancêtre immédiat d’un magnétar”, concluent Marchant et son équipe. Cependant, la question reste ouverte de savoir si tous les magnétars se forment de cette manière. “Nous n’avons montré ici qu’une seule origine possible des magnétars”, souligne Tomer Shenar de l’Université d’Amsterdam, qui a également participé à l’étude. Cependant, il reste à déterminer si cette voie est valable pour tous les magnétars ou s’il s’agit plutôt d’une exception.