La fusion d’étoiles pourrait être à l’origine des plus puissants champs magnétiques de l’univers

La rencontre de deux étoiles massives peut aboutir à créer un astre au champ magnétique très intense. Ce processus peut même aboutir à la formation d’un magnétar, un astre dont le champ magnétique est certainement le plus puissant qui existe dans l’univers. Une équipe de scientifiques s’est penchée sur le sujet dans la revue Nature, le 10 octobre 2019.

Les auteurs ont travaillé sur un « modèle de fusion » qui permet d’ « expliquer les champs magnétiques puissants observés dans un sous-ensemble d’étoiles massives et potentiellement aussi l’origine des magnétars », écrivent-ils dans cette étude. À l’aide de cette simulation, les scientifiques ont tenté de recréer les conditions de la naissance d’un tel objet.

On sait qu’environ 10 % des étoiles massives possèdent un grand champ magnétique à leur surface, rappelle un communiqué présentant l’étude. L’existence de tels champs magnétiques est assez mystérieuse, même s’ils sont connus depuis plusieurs décennies. L’hypothèse d’une collision entre deux étoiles, qui pourrait être à l’origine de cette situation, a déjà été envisagée. Cependant, les moyens n’étaient pas suffisants pour espérer tester ce scénario à l’aide d’une simulation informatique, jusqu’à aujourd’hui.

Un scénario qui pourrait expliquer la formation d’une étoile : Tau Scorpii

Les nouveaux travaux portent donc sur la rencontre de deux étoiles. Les scientifiques ont simulé la fusion des composants d’un système binaire, âgé de 9 millions d’années. L’une de ces étoiles représente 9 masses solaires, tandis que l’autre en fait 8. Ces choix ne sont pas un hasard. Avec cette configuration, les scientifiques ont espéré que le résultat de cette fusion aurait une masse comparable à celle Tau Scorpii, une étoile qui se trouve dans la constellation du Scorpion. En 2006, son étonnant champ magnétique a été étudié, faisant alors de cet astre « la troisième étoile magnétique la plus chaude connue ».

Les scientifiques décrivent comment la rencontre des deux étoiles favorise la naissance d’un aimant très puissant, dans leur simulation. « Lorsque l’étoile principale est perturbée autour de la deuxième et que les cœurs des deux étoiles fusionnent, des vortex se forment à l’interface des deux anciens cœurs, contribuant à l’amplification du champ magnétique », écrivent-ils. Une fois revenu à « l’équilibre thermique », le résultat de cette fusion est bien un astre aux propriétés comparables à Tau Scorpii (température, luminosité). Autrement dit, cette démonstration laisse supposer que Tau Scorpii aurait pu se former lors de la fusion de deux autres étoiles. C’est au cours de ce processus que serait né son incroyable champ magnétique.

La position de l'étoile Tau Scorpii, dans la constellation du Scorpion.

Source : Wikimedia/CC/Torsten Bronger, Kxx (modifications et annotations Numerama)

Pour faire cette simulation, les chercheurs ont utilisé le code AREPO, une simulation cosmologique qui repose sur des calculs réalisés par le Heidelberg Institute for Theorical Studies, un institut de recherche allemand. C’est ainsi qu’ils ont pu tenter d’expliquer les caractéristiques de l’étoile Tau Scorpii.

Ce processus pourrait évoluer vers un magnétar

Les scientifiques vont plus loin et soupçonnent que les étoiles magnétiques comme Tau Scorpii pourraient donner naissance, lorsqu’elles explosent en supernovae, à d’autres astres : des magnétars. Ce mot désigne un type d’étoile à neutrons (l’astre qui se forme lorsqu’une étoile massive s’effondre) dont le champ magnétique est extrêmement intense.

« Dans une étoile à neutrons typique, le champ magnétique représente des milliards de fois celui du champ magnétique terrestre ; dans un magnétar, le champ magnétique est encore 1 000 fois plus puissant », résume la Nasa. Les magnétars possèdent certainement les champs magnétiques les plus puissants qu’on trouve dans l’univers. C’est probablement le destin qui attend l’étoile Tau Scorpii, lorsqu’elle n’aura plus de carburant.