Svom observe une explosion thermonucléaire sur une étoile à neutrons
Peu après le début de ses opérations scientifiques, la mission spatiale SVOM a démontré tout son potentiel en détectant un phénomène spectaculaire : un sursaut X thermonucléaire provenant de la source céleste 4U 0614+091. Cette observation marque une étape importante pour la mission, en montrant sa capacité à étudier non seulement les sursauts gamma lointains, mais aussi des phénomènes violents se produisant dans notre Galaxie.
4U 0614+091 est un système binaire situé dans la Voie lactée dans la constellation d’Orion à environ dix mille années-lumière de la Terre. Il est constitué d’une étoile à neutrons, objet extrêmement dense issu de l’explosion d’une étoile massive, et d’une étoile compagnon. Ce système est très compact, c’est-à-dire que les deux étoiles sont très proches l’une de l’autre. Sous l’effet du champ gravitationnel extrêmement intense de l’étoile à neutrons, la matière de l’étoile compagnon est progressivement arrachée et vient s’accumuler à la surface de l’étoile à neutrons. Lorsque cette matière devient suffisamment chaude et dense, elle « s’enflamme » brutalement, provoquant une explosion thermonucléaire observable sous la forme d’un sursaut intense de rayons X, durant quelques dizaines de secondes.
Le 10 janvier 2025, l’instrument ECLAIRs à bord du satellite SVOM a détecté un tel sursaut en provenance de 4U 0614+091. Cette détection rapide confirme l’excellente sensibilité de l’instrument et la capacité de SVOM à surveiller le ciel X et gamma à la recherche d’événements transitoires dans le plan de notre Galaxie. Mais l’intérêt scientifique ne s’arrête pas à la simple détection : l’analyse fine du signal lumineux révèle des informations précieuses sur l’étoile à neutrons elle-même.
Grâce à des méthodes modernes d’analyse du signal, les chercheurs ont pu étudier de très faibles oscillations présentes dans le sursaut, totalement invisibles à l’œil nu. Ces oscillations sont très probablement liées à la rotation de l’étoile à neutrons sur elle-même, à une cadence vertigineuse de plus de 400 tours par seconde. Leur détection permet ainsi de mesurer directement la vitesse de rotation de l’étoile à neutrons et d’explorer la physique extrême de sa surface, où la matière est soumise à des conditions inaccessibles sur Terre.
Mais l’analyse ne s’arrête pas là. Les données de l’instrument ECLAIRs révèlent également une diminution progressive de la fréquence de ces oscillations, un comportement atypique par rapport à des phénomènes similaires observés dans d’autres systèmes binaires par des missions précédentes. Bien que l’origine exacte de cette évolution ne soit pas encore élucidée, l’équipe scientifique propose qu’elle puisse être la signature du mouvement orbital de l’étoile à neutrons autour de son étoile compagnon. Selon cette interprétation, la période orbitale du système serait inférieure à 20 minutes.
Si ce résultat se confirme, 4U 0614+091 deviendrait alors l’un des systèmes binaires les plus compacts jamais observés. Il constituerait alors une cible de choix pour le futur interféromètre spatial LISA, dédié à l’observation des ondes gravitationnelles. De tels systèmes, composés d’objets très denses en orbite serrée, sont en effet des sources naturelles d’ondes gravitationnelles et représentent des laboratoires idéaux pour tester et calibrer ce nouvel observatoire spatial.
Ces résultats font l’objet d’un article accepté pour une publication dans The Astrophysical Journal Letters.
Ces premiers résultats illustrent parfaitement les ambitions de SVOM : comprendre les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers, tout en fournissant des données de haute qualité à la communauté scientifique. En observant des phénomènes transitoires à la fois proches et lointaines, SVOM ouvre une nouvelle fenêtre sur l’astrophysique des objets compacts et confirme, dès ses débuts, son rôle clé dans l’exploration du ciel violent.
Contact: Sébastien Le Stum (lestum@apc.in2p3.fr) & Alexis Coleiro (coleiro@apc.in2p3.fr).
