Un trou noir plonge dans une étoile : record de sursaut gamma ✛
Pendant sept heures d'affilée, le télescope spatial gamma a enregistré des éruptions qui ne voulaient pas s'arrêter. C'est ainsi qu'a commencé l'histoire de GRB 250702B, le sursaut gamma le plus long jamais observé. Les sursauts typiques durent quelques secondes, rarement quelques minutes. Celui-ci s'est étiré sur 25 000 secondes, battant le record précédent de moitié. Mais le plus étrange : dans ce fleuve lent de rayonnement se cachaient de rapides tourbillons, la luminosité changeait en fractions de seconde, comme si un moteur rapide tournait au cœur d'un processus lent.
Les astrophysiciens connaissent deux scénarios principaux pour la naissance des sursauts gamma. Les sursauts courts sont des fusions d'étoiles à neutrons. Les longs sont l'effondrement du cœur d'une étoile massive en trou noir, ce qu'on appelle un collapsar. Mais aucun des deux ne peut alimenter un jet pendant plus de quelques milliers de secondes : une étoile isolée n'a tout simplement pas assez de moment cinétique pour faire tourner longtemps un disque d'accrétion. Et la disruption d'une étoile par un trou noir donne une variabilité trop lisse. GRB 250702B ne correspondait à aucun de ces schémas.
La solution est venue d'un modèle que personne n'avait appliqué aux sursauts ultra-longs. Un trou noir de masse stellaire, tel un plongeur, s'enfonce dans une étoile à hélium, c'est-à-dire une étoile qui a déjà perdu son enveloppe d'hydrogène. En tombant, il fait tourner l'étoile autour de lui, et ce moment cinétique orbital devient le carburant d'une longue accrétion. La compacité du trou noir explique la variabilité rapide, et la haute énergie des photons, jusqu'à 5 MeV, indique un jet puissant. Tout concorde.
Auparavant, on ne savait pas quel objet pouvait alimenter un sursaut gamma pendant plus de quelques milliers de secondes. Maintenant, c'est clair : le record de GRB 250702B s'explique par la chute d'un trou noir dans une étoile à hélium. Le moment cinétique orbital assure une accrétion longue, et la compacité du trou noir, une variabilité rapide. Cette découverte fait de la fusion hélium une nouvelle classe de progéniteurs de sursauts gamma. Le modèle prédit que de tels événements devraient s'accompagner de supernovae faibles avec un faible rendement en nickel-56, et que leur population devrait suivre la formation d'étoiles. Les futurs relevés, comme LSST, pourront vérifier ces prédictions.
GRB 250702B a duré environ 7 heures, soit plus longtemps qu'un vol de Moscou à New York. Pourtant, les éruptions individuelles variaient en fractions de seconde, comme si un moteur rapide tournait au cœur d'un processus lent.
La fusion d'un trou noir avec une étoile rappelle l'intrigue du film « Interstellar », où le trou noir Gargantua interagit avec la matière environnante, mais ici l'échelle est stellaire, pas supermassive.