Les magnétars, des étoiles à neutrons dont les champs magnétiques sont un quadrillion de fois plus intenses que celui de la Terre, émettent de temps en temps de brefs sursauts gamma. Ces sursauts sont rares et imprévisibles, c'est pourquoi leur étude systématique nécessite une surveillance du ciel entier sur plusieurs années. Ce travail s'inscrit dans la lignée des catalogues de NICER et INTEGRAL/IBIS, qui accumulent également des statistiques de sursauts, mais dans d'autres gammes d'énergie. Fermi GBM offre une combinaison unique de sensibilité et de résolution temporelle dans le domaine gamma mou, ce qui permet de détecter même les événements faibles manqués par le déclencheur.
Les données du mode déclenchement de Fermi GBM de 2008 à 2025 ont été utilisées. Parmi les 12 détecteurs NaI, on a sélectionné ceux pour lesquels l'angle entre la direction de la source et la normale du détecteur était inférieur à 60 degrés, et dont le détecteur n'était pas occulté par la Terre ou d'autres parties du satellite. Pour rechercher les sursauts non déclenchés, une analyse bayésienne par blocs des courbes de lumière avec une résolution de 8 ms a été appliquée. Les durées ont été déterminées à partir des blocs bayésiens avec une résolution de 1 ms dans la gamme 8–200 keV. Les spectres ont été ajustés avec quatre modèles : loi de puissance, loi de puissance avec coupure exponentielle, un et deux corps noirs. Le modèle préféré a été choisi selon le critère d'information bayésien avec un seuil ΔBIC ≥ 10.
Le catalogue contient 1254 sursauts de 17 magnétars, dont 688 déclenchés et 566 trouvés dans les données après le déclencheur. Deux sources dominent : SGR J1935+2154 (567 sursauts) et SGR J1550–5418 (459 sursauts). La durée moyenne des sursauts est d'environ 200 ms pour ces deux sources, et nettement plus courte pour les autres. Les spectres de 68 % des sursauts sont bien décrits par deux corps noirs, et 46 % par une loi de puissance comptonisée. La température moyenne d'un corps noir est de 14.3 keV ; pour SGR J1550–5418, elle est plus élevée (17.3 keV), ce qui indique des spectres plus durs. Les énergies des sursauts se situent dans une gamme allant de 2×$10^{37}$ à 4×$10^{41}$ erg. La distribution des fluences suit une loi de puissance avec un indice d'environ 1.6, ce qui est cohérent avec le modèle de criticalité auto-organisée. La dépendance de la surface émettrice en fonction de la température pour le modèle à deux corps noirs s'écarte de la loi de Stefan-Boltzmann : l'exposant est d'environ −4.5…−5.4 au lieu de −4.
Ce travail se distingue des catalogues voisins en ce qu'il fournit pour la première fois un ensemble unifié de paramètres spectraux pour les sursauts sur une période aussi longue et avec une telle couverture énergétique. Cela permet de comparer les propriétés des sursauts de différents magnétars et de différents épisodes d'activité d'une même source. Il est confirmé que SGR J1550–5418 est systématiquement plus dur que SGR J1935+2154, et que les caractéristiques spectrales de SGR J1935+2154 ne changent presque pas d'un épisode à l'autre. L'écart par rapport à la loi de Stefan-Boltzmann indique que la région émettrice n'est pas un corps noir parfait et est probablement soumise à une évolution rapide.
Le catalogue deviendra un point de départ pour l'étude des mécanismes des sursauts et pour l'étalonnage des futurs instruments. Les nouvelles missions avec polarimétrie et une meilleure résolution temporelle pourront tester les modèles de diffusion magnétosphérique et de reconnexion. Il sera peut-être possible de relier les propriétés des sursauts aux paramètres du champ magnétique et à l'âge du magnétar.
Les résultats auront un impact sur la physique des étoiles à neutrons, l'astrophysique des hautes énergies et la planification des observations dans les domaines des rayons X et gamma.
Une analyse plus poussée pourrait inclure la recherche de corrélations entre les paramètres spectraux et la phase de rotation, ainsi qu'une comparaison avec les sursauts radio rapides de SGR J1935+2154.
Le catalogue est directement lié au problème non résolu du mécanisme de génération des sursauts courts des magnétars : sont-ils le résultat de fractures de la croûte ou de reconnexion magnétosphérique ? L'écart par rapport à la loi de Stefan-Boltzmann et les différences de dureté spectrale entre les sources fournissent des contraintes sur les modèles.
Cette section s'adresse à l'auteur du travail et à ses collègues. Les travaux voisins ont été trouvés par une recherche sémantique dans notre archive, et non par correspondance de mots. Nous n'évaluons pas : nous montrons le champ autour.
Ce que fait ce travail
Ce travail présente un catalogue de 1254 sursauts gamma courts émis par 17 magnétars, accumulés sur 17 ans d'observations avec Fermi GBM. Il inclut les événements déclenchés et non déclenchés, avec pour chacun la durée, le spectre, le flux et l'énergie. Le catalogue est trois fois plus grand que le précédent, qui couvrait cinq ans, et fournit des statistiques pour tester les modèles d'émission.
Où est sa force
La combinaison unique d'un suivi à long terme, d'une large gamme d'énergie et d'une haute résolution temporelle a permis d'obtenir un ensemble homogène de paramètres spectraux pour un grand nombre de sursauts provenant de différentes sources. Cela permet de comparer les propriétés des sursauts entre magnétars et entre épisodes d'activité.
Vers où avancer
À essayer
Pourquoi cela peut compter
Un catalogue de cette taille et de cette homogénéité constitue une base pour les études statistiques de l'activité magnétarienne, pour tester les modèles d'émission et pour préparer les futures missions. Il pourrait devenir une référence pour les comparaisons avec d'autres instruments et pour la recherche d'événements rares.
Travaux voisins dans notre archive
L'archive est vide autour de ce travail : l'analyse la plus proche n'est qu'à 0.52, contre 0,64 d'ordinaire. Il semble qu'on ait peu foré à côté.
En une seule journée, le 22 janvier 2009, le magnétar SGR J1550–5418 a émis 341 sursauts, et en tenant compte du temps mort du détecteur, il pourrait y en avoir eu environ 541.