Découverte dans notre galaxie d’une étoile sur le point d’exploser : cela aura-t-il un impact sur la Terre ?

Préparez-vous, car une étoile de notre galaxie est prête à exploser dans l’un des événements les plus énergétiques de l’univers.

Une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Joe Callingham de l’Institut néerlandais de radioastronomie (ASTRON), a récemment découvert une paire d’étoiles chaudes et lumineuses à environ 8000 années-lumière de la Terre, et l’une d’entre elles est sur le point de devenir une supernova.

GIF d’entête : une animation présentant l’interaction tumultueuse du gaz et de la poussière autour de l’étoile qui pourrait bientôt devenir une supernova. (Université de Sydney)

L’équipe prévoit que cela produira un sursaut (explosion) de rayons gamma, faisant de l’étoile la première candidate connue pour un tel événement dans la Voie lactée.

Les salves (sursauts) de rayons gamma sont des éclairs intenses de rayonnement à haute énergie, d’une durée allant d’une fraction de seconde à quelques minutes. Ce sont les explosions les plus puissantes du cosmos et les sources de lumière les plus lumineuses autres que le Big Bang. À leur apogée, ils peuvent brièvement surpasser l’univers entier.

Chaque sursaut ne peut être observé qu’une seule fois, et tout ce qui le produit est détruit ou altéré à notre insu. Des décennies d’observations et de modèles théoriques ont amené les astronomes à croire que les sursauts de rayons gamma sont produits par la collision de deux objets compacts (comme deux étoiles à neutrons dans un système binaire) ou par l’effondrement d’une étoile massive.

Ces deux mécanismes déclenchent la formation d’un trou noir entouré d’un disque de matière qui tourne rapidement. Alors que le trou noir engloutit la matière, deux jets énergétiques de rayons gamma à haute énergie sont censés être créés. Cette étoile récemment découverte, surnommée Apep d’après le dieu serpent égyptien du chaos, appartient à cette dernière catégorie.

Les deux étoiles du système sont classées comme étoiles Wolf-Rayet, qui sont des astres massifs et chauds qui arrivent rapidement à la fin de leur vie. Alors qu’elles orbitent l’une autour de l’autre tous les 100 ans environ, de puissants vents stellaires les enveloppent toutes les deux, formant d’élégantes bobines de poussière.

Selon Peter Tuthill, astronome à l’université de Sydney, en Australie, coauteur de l’étude :

Quand nous avons vu la queue de poussière en spirale, nous avons tout de suite su que nous avions affaire à une nébuleuse rare et spéciale appelée une roue à aubes.

La queue incurvée est formée par les étoiles binaires en orbite au centre, qui injectent de la poussière dans le vent en expansion, créant un motif comme un arroseur de pelouse en rotation. Comme le vent se dilate tellement, il gonfle les minuscules serpentins de poussière qui révèlent la physique des étoiles au cœur du système.

Mais l’équipe n’a pas tardé à faire face à une énigme. À l’aide du Very Large Telescope de l’European Southern Observatory (ESO) au Chili et du télescope anglo-australien en Australie, ils ont mesuré la vitesse des vents stellaires à 12 millions de kilomètres à l’heure, une vitesse, vous en conviendrez, hallucinante.

Une image composite dans le proche et moyeninfrarouge d’Apep, un système stellaire qui a été identifié comme une source possible de salves de rayons gamma dans l’avenir (Université de Sydney/ Observatoire européen austral)

Mais la poussière ensemencée à partir de ce gaz se déplaçait beaucoup plus lentement, à seulement deux millions de kilomètres à l’heure.

Pour M. Tuthill :

C’était comme si j’avais trouvé une plume prise dans un ouragan à la dérive.

À ses pôles, Apep émet du gaz chaud et rapide, mais à partir de son équateur, le vent est plus lent et plus dense. De tels vents sont connus pour être le produit de la rapide rotation des étoiles, Apep tourne si vite qu’elle est sur le point de se désagréger.

Selon Benjamin Pope, de l’université de New York et coauteur de l’étude :

La rotation rapide place Apep dans une toute nouvelle classe. Les supernovae normales sont déjà des événements extrêmes, mais ajouter la rotation au mélange peut vraiment jeter de l’huile sur le feu.

Cela pourrait créer la parfaite tempête stellaire, quand Apep s’effondrera, elle pourrait déclencher une explosion de rayons gamma.

Auparavant, les astronomes n’ont été témoin que de sursauts de rayons gamma de longue durée dans des galaxies lointaines. Ils ne s’attendaient pas à en voir une dans la Voie lactée parce que toutes les étoiles massives ici sont riches en métal, et on pense que pour former un sursaut de rayons gamma, les étoiles Wolf-Rayet doivent tourner rapidement et avoir une faible teneur en métal.

Selon l’auteur principal de l’étude, Callingham :

C’est parce que les métaux emportent beaucoup de moments angulaires dans le vent de l’étoile quand elle perd de la masse, agissant essentiellement comme un frein vraiment efficace pour la rotation de l’étoile.

Ainsi, lorsqu’une étoile Wolf-Rayet riche en métal meurt, elle tourne beaucoup plus lentement et ne peut pas déclencher un sursaut de rayons gamma. Mais Apep pourrait être l’exception, elle pourrait être un prototype pour une nouvelle classe de telles étoiles.

Même si Apep a probablement une haute métallicité, l’interaction avec sa compagne binaire pourrait être la raison pour laquelle elle tourne si vite.

Heureusement pour nous, les sursauts gamma ne se propagent pas dans toutes les directions. Il s’agit d’événements très ciblés avec toute la puissance transmise dans deux jets étroits, et Apep ne semble pas viser la Terre.

Si la Terre se trouvait sur la trajectoire d’un tel phénomène, ce dernier pourrait appauvrir la couche d’ozone et exposer la planète à des doses élevées de rayonnement. Dans les circonstances les plus malheureuses, cela pourrait déclencher une extinction généralisée. On pense même que les sursauts de rayons gamma pourraient avoir été responsables d’événements d’extinction mineurs par le passé.

Selon M. Tuthill :

En fin de compte, nous ne pouvons pas être certains de ce que l’avenir réserve à Apep. Le système pourrait suffisamment ralentir pour exploser comme une supernova normale plutôt que comme un sursaut de rayon gamma.

Cependant, en attendant, il offre aux astronomes une place de choix dans une physique magnifique et dangereuse que nous n’avons jamais vue auparavant dans notre galaxie.

La recherche est publiée dans la revue Nature Astronomy : Anisotropic winds in a Wolf–Rayet binary identify a potential gamma-ray burst progenitor et présentée sur le site de l’université de Sudney : Doomed star in Milky Way threatens rare gamma-ray burst.