Le télescope Fermi résout le mystère des microquasars
Le télescope à rayons gamma de la NASA, Fermi, est parvenu à observer une émission de rayons gamma de haute énergie en provenance de Cygnus X-3, l'un des systèmes binaires les plus puissants dans le ciel. Situé à environ 37000 années-lumière dans notre galaxie, Cygnus X-3 est formé d'une étoile chaude et massive et d'un objet compact à fortes émissions radio, qui est le siège de jets de matière très énergétiques propulsés dans l'espace à la vitesse de la lumière. Ces observations offriront aux scientifiques de toutes nouvelles perspectives pour comprendre l'accélération et le mouvement des particules de haute énergie. La recherche, publiée dans la revue Science, s'inscrit dans le cadre du projet GAMMARAYBINARIES, soutenu à hauteur de 750 000 euros au titre du thème «Idées» du septième programme-cadre (7e PC). On appelle ces systèmes binaires «microquasars», car ils semblent être la réplique miniature exacte de galaxies lointaines, les quasars. Les experts supposent que les jets puissants de ces galaxies sont propulsés par un trou noir géant. «Cygnus X-3 est un véritable microquasar, et c'est la première fois que nous pouvons prouver l'émission de rayons gamma de haute énergie», explique le Dr Stéphane Corbel, professeur à l'université Paris Diderot en France, et co-auteur de l'étude. L'étude montre que «les émissions de rayons gamma proviennent du coeur du système binaire, offrant ainsi de nouveaux domaines de recherche pour l'étude de la formation des jets relativistes.» Les astronomes ont pour la première fois détecté ce système en 1966, et le considéraient comme l'une des sources de rayons X les plus puissantes de notre galaxie. Cygnus X-3 avait également fait la une des journaux en 1972 suite à une explosion de radiofréquences qui avait multiplié ses émissions en radiofréquence par 1000. Les scientifiques déclarent que le système a déjà connu des explosions radio périodiques de 367 jours. Des astronomes avaient pour la première fois revendiqué Cygnus X-3 comme l'une des premières sources de rayons gamma. Ces observations avaient contraint les chercheurs à développer et à perfectionner leurs détecteurs de rayons gamma. Le résultat final s'est traduit par la création du télescope LAT (Large Area Telescope), installé à bord du satellite Fermi. Selon les chercheurs participant à l'étude, une étoile de type Wolf-Rayet se situe au centre de Cygnus X-3. Les étoiles de ce type sont massives et très chaudes, et leurs températures oscillent entre 25000 et 50000 kelvin. Ces températures entraînent le déversement de la masse de l'étoile dans l'espace sous la forme de «vent stellaire», comme les appellent les scientifiques. «En l'espace de seulement 100000 ans, ce vent rapide et dense supprime autant de masse stellaire de l'étoile Wolf-Rayet que ce que contient notre Soleil», explique le Dr Robin Corbet de l'université d'État du Maryland aux États-Unis. Un objet compact enfoui dans un disque de gaz chaud orbite autour de l'étoile, explique le Dr Corbet. «Cet objet semble être un trou noir, mais il se peut également qu'il s'agisse d'une étoile à neutrons». Le télescope LAT a identifié des changements au niveau de la production de rayons gamma provenant de Cygnus X-3, lesquels seraient liés au mouvement orbital de son étoile compagnon (période de 4,8 heures). Les chercheurs ont découvert que les émissions de rayons gamma les plus lumineuses avaient lieu lorsque le disque se trouvait au point le plus excentré de son orbite. «Ceci laisse supposer que les rayons gamma surviennent lorsque les électrons qui se déplacent au-dessus et en dessous du disque entrent en collision avec les rayons ultraviolets émis par l'étoile», explique le Dr Corbet. Les photons ultraviolets acquièrent de l'énergie et se transforment en rayons gamma lorsqu'ils entrent en collision avec des particules se déplaçant à une fraction significative de la vitesse de la lumière. «Le processus fonctionne mieux lorsqu'un électron énergétique en direction de la Terre entre en collision avec un photon ultraviolet», explique le Dr Guillaume Dubus du Laboratoire d'astrophysique en France. «Cela se produit très souvent lorsque le disque se trouve au point le plus éloigné de son orbite.» Des chercheurs français, allemands, italiens, japonais, suédois et américains ont contribué à l'étude. Le projet GAMMARAYBINARIES («Exploring the gamma-ray sky: binaries, microquasars and their impact on understanding particle acceleration, relativistic winds and accretion/ejection phenomena in cosmic sources») est coordonné par l'université Joseph Fourier-Grenoble 1 en France. Il a été lancé en 2008, et devrait s'achever en 2013.
Pays
Allemagne, France, Italie, Japon, Suède, États-Unis