Qu'est-ce qu'un magnétar ? L'étoile la plus magnétique de l'univers

Les aimants les plus extrêmes de l'univers

Si vous compressiez le Soleil à la taille d'une petite ville, vous obtiendriez une étoile à neutrons. Prenez cette étoile à neutrons et donnez-lui un champ magnétique mille fois plus puissant que d'habitude, et vous obtenez un magnétar, sans doute l'objet le plus extrême de l'univers connu.

Les magnétars sont une sous-classe rare d'étoiles à neutrons dont les champs magnétiques atteignent entre 1013 et 1015 gauss, soit environ un mille milliards de fois plus puissant que le champ magnétique terrestre. À titre de comparaison, un appareil d'IRM hospitalier génère environ 30 000 gauss. Un magnétar, situé à la moitié de la distance Terre-Lune, effacerait toutes les cartes de crédit de la planète et extrairait le fer de votre sang.

Comment se forme un magnétar

Les magnétars naissent de la mort violente d'étoiles massives. Lorsqu'une étoile dont la masse est comprise entre 10 et 25 fois celle du Soleil épuise son combustible nucléaire, son cœur s'effondre en quelques millisecondes, déclenchant une explosion de supernova. Ce qui reste est une étoile à neutrons, un objet d'environ 20 kilomètres de diamètre mais contenant plus de masse que le Soleil, si dense qu'une seule cuillère à café de sa matière pèserait plus de 100 millions de tonnes.

Dans environ un cas sur dix de ces effondrements, les conditions sont idéales pour une amplification extraordinaire de l'énergie magnétique. Le cœur qui s'effondre tourne rapidement, des centaines de fois par seconde, et le fluide turbulent et conducteur d'électricité à l'intérieur agit comme une dynamo. Selon un modèle développé dans les années 1990 par les astrophysiciens Robert Duncan et Christopher Thompson, cette dynamo peut convertir l'énergie rotationnelle et thermique en énergie magnétique, portant le champ aux niveaux d'un magnétar dans les premières secondes de la vie de l'étoile, comme l'explique NASA's Imagine the Universe.

Le champ magnétique est ensuite maintenu par des courants électriques persistants qui circulent dans une couche supraconductrice située au plus profond de l'étoile à neutrons.

Ce que font les magnétars

Le champ extrême d'un magnétar n'est pas statique : il se déplace et évolue, et lorsque c'est le cas, les conséquences sont spectaculaires.

• Séismes stellaires : Lorsque le champ magnétique se réorganise, il exerce une pression sur la croûte externe solide. Lorsque la croûte finit par se fissurer, un séisme stellaire libère une bouffée d'énergie. En 2004, un magnétar appelé SGR 1806-20 a produit une éruption qui, en un dixième de seconde seulement, a libéré plus d'énergie que le Soleil n'en a émis au cours des 100 000 dernières années, selon EarthSky.
• Sursauts de rayons X et de rayons gamma : La désintégration du champ magnétique alimente continuellement l'émission de rayonnements de haute énergie. Les magnétars sont parmi les sources de rayons X les plus brillantes du ciel.
• Répéteurs gamma mous (SGR) et pulsars X anormaux (AXP) : Ce sont les deux catégories d'observation dans lesquelles se rangent les magnétars connus, qui se distinguent par leur comportement en rafales et leurs schémas d'émission persistants.

Seulement une trentaine de magnétars confirmés sont connus dans la Voie lactée, selon l'Agence spatiale européenne. Leur vie active est brève : après environ 10 000 ans, le champ magnétique s'affaiblit suffisamment pour que l'activité éruptive cesse.

Un magnétar pris sur le vif à sa naissance

Depuis des décennies, les astrophysiciens soupçonnent que les magnétars alimentent une classe d'explosions stellaires exceptionnellement brillantes appelées supernovae superluminueuses, des explosions jusqu'à 100 fois plus brillantes que les supernovae ordinaires. La théorie voulait qu'un magnétar nouveau-né tournant à des centaines de rotations par seconde agisse comme un moteur cosmique, injectant une énergie énorme dans le gaz environnant. Mais la preuve directe était insaisissable.

En mars 2026, cela a changé. Des astronomes ont annoncé dans la revue Nature qu'ils avaient détecté un « chirp » distinctif, une oscillation de luminosité dont la fréquence augmente régulièrement, à l'intérieur d'une supernova superluminueuse qui a explosé à environ un milliard d'années-lumière. Comme l'a rapporté Science News, le schéma de chirp s'explique par un magnétar en rotation rapide à l'intérieur de l'explosion dont le disque de matière éjectée en précession oscille de plus en plus vite à mesure que le système évolue, un effet relativiste connu sous le nom de précession de Lense-Thirring, prédit par la relativité générale d'Einstein.

La découverte, étayée par des recherches de l'UC Berkeley et de l'UC Santa Barbara, représente la première fois que des astronomes ont effectivement assisté à la naissance d'un magnétar et confirmé son rôle dans la propulsion de l'un des événements les plus lumineux de l'univers, selon Berkeley News.

Pourquoi les magnétars sont importants

Au-delà de leur aspect spectaculaire intrinsèque, les magnétars sont des laboratoires pour une physique impossible à reproduire sur Terre. Leur intérieur contient de la matière à des densités qui mettent à l'épreuve les limites de la chromodynamique quantique, la théorie qui régit la façon dont les quarks et les gluons interagissent. Le comportement des composants supraconducteurs et superfluides au plus profond d'une étoile à neutrons reste un domaine actif de la physique théorique.

Les magnétars ont également été proposés comme source possible de sursauts radio rapides (FRB), des flashs de quelques millisecondes d'ondes radio détectés à travers le cosmos. En 2020, un magnétar de notre propre galaxie a produit un événement de type FRB, renforçant ainsi ce lien.

À mesure que les détecteurs d'ondes gravitationnelles gagnent en sensibilité et que les observatoires de rayons X cartographient le ciel avec plus de détails, les magnétars resteront parmi les objets les plus productifs de l'astrophysique, suffisamment extrêmes pour remettre en question nos meilleures théories, et suffisamment proches de la limite de la physique pour que leur étude repousse les frontières de ce que nous savons de la matière, de l'énergie et de l'espace-temps lui-même.