Serait-il possible que certains des objets les plus puissamment lumineux de notre galaxie, mais cachés dans l’obscurité, échappent à notre regard et à nos instruments ? Non pas parce qu’ils seraient trop éloignés de la Terre, mais parce qu’ils rayonnent dans une longueur d’onde hors de portée de nos détecteurs ? Deux questions évidemment rhétoriques, puisqu’une équipe d’astronomes vient d’en repérer 84, qui dormaient, incognito, dans les archives d’observations du télescope spatial Chandra, opéré par la NASA.
Malgré le fait que certains émettent des centaines de milliers (million, même, pour les plus costauds) plus d’énergie que notre propre Soleil, ils n’avaient encore jamais été répertoriés. Nous sommes passés complètement à côté de cette population fantôme, qui vient d’être mise en lumière (c’est le cas de le dire), le 9 septembre dans la revue Nature Astronomy.
Un trésor énergétique débusqué par hasard
Faute de réelle étiquette à leur coller dessus, les chercheurs les ont baptisés « sources X hypersoft », le terme « hypersoft » renvoyant au mot anglais « soft » (« doux », en français) qui indique que leur rayonnement X est relativement faible. En réalité, ils crachent le plus gros de leur énergie dans une plage complètement différente du spectre électromagnétique : les rayonnements ultraviolets extrêmes. Une bande de fréquence bâtarde coincée entre l’UV et les rayons X, qui s’étend de 10 à 121 nanomètres.
C’est une lumière carnassière : en percutant tous les atomes, ses photons lui arrachent ses électrons sur-le-champ, dépensant leur énergie dans la collision. Ce pouvoir d’ionisation est tel que le rayonnement ne fait pas long feu : dès les confins de la thermosphère, l’air terrestre l’absorbe, le rendant strictement indétectable depuis le plancher des vaches. Même dans le vide cosmique, l’hydrogène dispersé entre les étoiles dresse une brume opaque qui étouffe une grande partie de ce flux.
« Ce qui nous a le plus surpris, c’est que malgré l’extrême difficulté à les détecter, ils peuvent s’avérer prodigieusement lumineux », explique Mustafa Muhibullah, astronome à l’université d’Alabama. De ce feu d’artifice UV, Chandra ne perçoit donc que les retombées : quelques rayons X très modestes ayant réchappé à l’absorption.
L’inventaire dressé par l’équipe comporte de 7 à 21 sources par galaxie étudiée, sur un échantillon de six voisines, parmi lesquelles la majestueuse Andromède ou M101. Une récolte prometteuse, à une condition : prouver que ces points lumineux existent bel et bien, et qu’il ne s’agit pas d’artefacts informatiques issus de Chandra.
Pour écarter cette hypothèse, les chercheurs disposent d’un premier argument de poids : les points lumineux sont réapparus rigoureusement au même emplacement au fil d’observations espacées dans le temps. Une constance impossible s’il s’agissait de bugs, d’autant que le télescope européen XMM-Newton, de son côté, a validé également plusieurs de ces détections.
Deuxième argument : leur distribution spatiale. Au sein de M101, ils épousent la courbe de ses bras spiraux, tandis qu’ailleurs, ils se nichent au cœur de populations stellaires plus anciennes au sein de galaxies elliptiques. Selon les modélisations de l’équipe, le risque qu’il s’agisse de simples astres situés très loin derrière, superposés par pur hasard dans l’axe du télescope, est inférieur à 3 %.
Avant la déflagration : les prémices du chaos
La question qui nous brûle les lèvres : quels sont ces objets ? Plusieurs suspects sont envisagés par l’équipe : naines blanches résiduelles d’étoiles mortes, supernovas récemment entrées en éruption, ou encore étoiles à neutrons et trous noirs en train de dévorer de la matière à plein régime. L’appelation « hypersoft » n’a d’ailleurs pas été inventée pour désigner une catégorie unique d’objets, mais le type de lumière très particulier qu’il émet parvenant à nos instruments.
Si on élucidait un jour leur nature exacte, peut-être qu’ils pourraient expliquer l’un des grands mystères de la cosmologie contemporaine : le « progenitor problem ». Lorsqu’une étoile similaire à notre Soleil s’éteint, elle peut laisser derrière elle une naine blanche : un noyau compact de la taille de la Terre, mais d’une masse prodigieuse. Si cette naine blanche possède une étoile compagne, elle se met à lui pomper son gaz. La matière volée s’accumule à sa surface, la rendant de plus en plus chaude et lourde, jusqu’à ce que l’astre finisse par s’autodétruire dans une explosion titanesque : c’est une supernova de type Ia.
Des déflagrations qui servent notamment aux scientifiques de balises visuelles pour mesurer les distances dans l’Univers. Sauf que, depuis les années 2010, ils sont bloqués devant un mur observationnel et théorique : un nombre phénoménal d’explosion a lieu, mais les naines blanches sont quasi introuvables dans la phase qui précède l’explosion.
Peut-être que, dans ces 84 sources, se cachent ces fameuses naines blanches invisibles. « Si seulement une fraction de cette population cachée — et probablement bien plus vaste — est constituée de naines blanches en accrétion et en combustion nucléaire, elle pourrait offrir le chaînon manquant aux observations », résume Mustafa Muhibullah. Même s’il y a de fortes chances que tous ne finiront pas par exploser, isoler, ne serait-ce que quelques-unes de ces futures supernovas offrirait une opportunité rarissime : observer la phase d’accrétion lente de l’astre, des milliers d’années avant que le cataclysme ne se produise et ne réduise l’astre en poussière.