Le 2 juillet 2025, le moniteur de rafales gamma Fermi (Fermi-GBM) de la NASA a capturé environ trois heures de signaux qui semblaient provenir de la même source. Lorsque les scientifiques ont compilé ces données avec des signaux captés par plusieurs autres instruments, comme le télescope à rayons X à grand champ Einstein Probe (EP) et le spectromètre à rayons gamma russe Konus-Wind, ils ont découvert qu'ils avaient affaire au sursaut gamma (GRB) le plus long jamais enregistré. D'une durée d'environ 25 000 secondes (environ sept heures), l'événement GRB que les scientifiques appellent « GRB 250702B » a battu le précédent détenteur du record, GRB 111209A, de 10 000 secondes.
La plupart des GRB détectés dans le passé n’ont duré que de moins d’une seconde à quelques minutes. Ainsi, des sursauts aussi longs de rayonnement gamma puissant dans l’espace sont rares. Cependant, ces sursauts gamma ultra-longs se produisent et, pour la plupart, les scientifiques ont trouvé des explications raisonnables. La plupart des GRB à longue durée de vie ont été liés à l'effondrement d'étoiles massives, appelées collapsars, tandis que les GRB à courte durée de vie sont liés à la fusion d'étoiles à neutrons. Mais lorsque les scientifiques ont calculé les différentes propriétés du GRB 250702B, cela ne correspondait pas tout à fait au moule des explications précédentes sur les progéniteurs du GRB.
Dans un nouveau arXiv prépublication, un groupe de plus de 50 scientifiques s'est réuni pour découvrir comment, pourquoi et où le GRB 250702B est né. Dans cet article, l'équipe a analysé toutes les données disponibles, combinant des courbes de lumière et des données spectrales pour caractériser la durée, la variabilité et l'énergie de l'événement. Ensuite, ils ont examiné divers scénarios possibles pouvant conduire à différents types d’événements GRB afin de déterminer celui qui correspond le mieux au scénario présenté par GRB 250702B.
En plus de sa longue durée, les données du GRB 250702B ont indiqué qu'il avait une énergie de pointe inhabituellement élevée et une échelle de temps de variabilité minimale (MVT) d'environ une seconde ou 0,5 seconde dans sa phase de repos. Le MVT donne une certaine indication sur la masse du « moteur stellaire », ce qui signifie qu'il aide à déterminer quels types de structures, comme les étoiles ou les trous noirs, sont impliqués.
« Nous trouvons un spectre dur, une variabilité inférieure à la seconde et une énergie totale élevée, qui ne sont connues que pour provenir de jets ultrarelativistes propulsés par un moteur central de masse stellaire à rotation rapide. Ces propriétés et la durée extrême sont ensemble incompatibles avec tous les progéniteurs confirmés de sursauts gamma et presque tous les modèles de la littérature », écrivent les auteurs de l'étude.
Les modèles impliquant des effondrements n'ont pas fonctionné en raison de leur durée ultra longue, car il existe une limite supérieure sur les temps d'effondrement en raison du fait que l'étoile entière « se sépare ».
Les auteurs poursuivent en expliquant un certain nombre de possibilités : « Les binaires de rayons X et autres sources galactiques sont exclus par nos photons à trame de repos d'environ 10 MeV et par l'identification de la galaxie hôte dans Levan et le travail de l'équipe. Les éruptions géantes de magnétar et les fusions d'étoiles à neutrons sont exclues en raison de durées insuffisantes par ordre de grandeur. Fusions de naines blanches, effondrements carbone-oxygène, hélium les effondrements et les fusions d'étoiles binaires à hélium sont exclus parce que leurs durées ne peuvent pas reproduire le temps total du moteur central d'environ deux ordres de grandeur et parce que chacun prédirait une puissance de pointe à des moments précoces, contrairement au retard important jusqu'à la puissance de pointe observé dans GRB 250702B.
L’idée selon laquelle le GRB serait lié à un trou noir supermassif situé au centre d’une autre galaxie a également été écartée. Les données ont indiqué que même si GRB 250702B se trouvait dans une autre galaxie lointaine, il n'était pas situé au centre de la galaxie.
En fin de compte, toutes les explications des ancêtres ont échoué, sauf une. L'équipe a découvert que l'événement était mieux expliqué par le « modèle de fusion de l'hélium », dans lequel un trou noir tombe et consomme une étoile dénudée de l'intérieur vers l'extérieur, libérant de l'énergie sur une période prolongée, puis se terminant en supernova. Les deux existent dans un système binaire et lorsqu’une étoile commence à se dilater en brûlant son hydrogène et son hélium, cela peut décaler la position du trou noir, le faisant tomber dans l’étoile gonflée.
« Les étoiles massives traversent une série de phases d'expansion qui, dans les systèmes binaires, peuvent conduire à une situation dans laquelle le compagnon binaire est immergé dans l'enveloppe stellaire en expansion. La perte du moment cinétique orbital dans ce scénario d'enveloppe commun (par frottement dû aux forces de marée ou aux chocs d'étrave) provoque le rétrécissement de l'orbite binaire », expliquent les auteurs.
Cela conduit à l’affichage long et très énergétique des GRB, comme le GRB 250702B.
« Le moment cinétique perdu de l'orbite va dans l'étoile à hélium et lorsque le trou noir atteint le centre du noyau, ce moment cinétique élevé provoquera l'accrétion du noyau d'hélium à travers un disque. Ce disque peut produire les champs magnétiques nécessaires pour entraîner les jets et la viscosité dans le disque entraînera des vents forts. Cela fera exploser l'étoile et produira une supernova, de la même manière que le moteur de supernova dans les effondrements », écrivent les auteurs.
Le groupe espère voir davantage d’événements de ce type à l’avenir pour s’appuyer sur cette nouvelle idée passionnante. De nouveaux télescopes, comme le Legacy Survey of Space and Time de l'Observatoire Vera Rubin, en combinaison avec ceux actuellement utilisés, pourraient rendre cela possible.
Écrit pour vous par notre auteur Krystal Kasal, édité par Gaby Clark, et vérifié et révisé par Robert Egan, cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour maintenir en vie le journalisme scientifique indépendant. Si ce reporting vous intéresse, pensez à faire un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte en guise de remerciement.
