Depuis des décennies, les scientifiques sont perplexes face à un phénomène céleste qui semble dépasser les lois de la physique. Ces objets cosmiques exotiques, appelés sources X ultra-lumineuses (ULX), émettent une énergie 10 millions de fois supérieure à celle du Soleil. Ils sont si brillants qu'ils semblent enfreindre la limite d'Eddington, une frontière physique qui détermine la luminosité maximale d'un objet en fonction de sa masse.
Dans cette illustration d'une source X ultra-lumineuse, deux rivières de gaz chaud sont attirées à la surface d'une étoile à neutrons. De puissants champs magnétiques, représentés en vert, pourraient modifier l'interaction entre la matière et la lumière près de la surface des étoiles à neutrons, augmentant ainsi leur luminosité maximale.
Credits: NASA/JPL-Caltech Des chercheurs ont récemment publié une étude dans The Astrophysical Journal, qui dévoile des mesures inédites d'une ULX réalisées grâce au télescope NuSTAR de la NASA. Ces résultats confirment que ces objets cosmiques dépassent effectivement la limite d'Eddington et suggèrent que cette incroyable luminosité pourrait être due à de puissants champs magnétiques.
Cependant, cette hypothèse ne peut être vérifiée que par des observations, car les champs magnétiques des ULX sont des milliards de fois plus puissants que les aimants les plus puissants jamais créés sur Terre et ne peuvent être reproduits en laboratoire.
La récente étude a porté sur la même ULX, M82 X-2, qui avait été découverte en 2014. Les chercheurs ont constaté que cet objet céleste dérobait chaque année environ 9 000 milliards de milliards de tonnes de matière à une étoile voisine, soit environ 1,5 fois la masse de la Terre. En connaissant la quantité de matière frappant la surface de l'étoile à neutrons, les scientifiques ont pu estimer sa luminosité, et leurs calculs concordent avec les mesures indépendantes de sa luminosité.
Si les scientifiques parviennent à confirmer la luminosité de davantage d'ULX, ils pourront peut-être invalider une hypothèse selon laquelle ces objets n'auraient pas à dépasser la limite d'Eddington pour paraître aussi brillants. Cette hypothèse suggère que des vents puissants forment un cône creux autour de la source lumineuse, concentrant l'émission dans une seule direction. Si ce cône pointait directement vers la Terre, il créerait une sorte d'illusion optique, donnant l'impression que l'ULX dépasse la limite de luminosité.
Même si cette hypothèse s'avère vraie pour certaines ULX, une autre hypothèse soutenue par la nouvelle étude suggère que de puissants champs magnétiques diminueraient la capacité des photons à repousser les atomes en déformant la forme de ces derniers, augmentant ainsi la luminosité maximale possible d'un objet.
Matteo Bachetti, astrophysicien et auteur principal de l'étude, souligne que l'observation de ces champs magnétiques extrêmes permet d'élargir notre compréhension de l'univers. Cependant, la nature de l'astronomie nous oblige à attendre patiemment que l'univers nous révèle ses secrets.