Grâce au télescope spatial Chandra, des astrophysiciens ont découvert une nouvelle classe d'objets au comportement inédit. Ces objets émettent des rayons X d'énergie exceptionnellement faible, et un rayonnement ultraviolet intense. Ils pourraient permettre de résoudre non pas une, mais deux questions fondamentales de l'astrophysique. L'article est publié dans Nature Astronomy.
Mustafa Muhibullah (université d'Alabama) et ses collaborateurs ont découvert un total de 84 sources de rayons X "hyper-mous" dans les six galaxies qu'ils ont étudiées, grâce aux données accessibles au public dans les archives de Chandra. Généralement on classe les rayons X en deux classes : les rayons X durs, qui ont une énergie supérieure à 10 keV et les rayons X mous, de moins de 10 keV. Mais ici, ces rayons X sont à la limite des photons ultraviolets, avec quelques dizaines ou centaines d'électronvolts.
Deux des 6 galaxies sont des spirales, M31 (la galaxie d'Andromède) et M101, tandis que les quatre autres sont elliptiques. Les chercheurs ont trouvé ces sources de rayons X hyper-mous aussi bien dans des régions de formation stellaire active que dans des zones abritant des étoiles plus anciennes. L'équipe a repéré ces sources en identifiant des objets apparaissant sur les images de Chandra prises aux énergies de rayons X les plus basses, mais disparaissant sur les images à plus haute énergie. Cela signifie que ces objets émettent beaucoup plus de rayons X de basse énergie que de haute énergie. Et comme les rayons X de basse énergie se situent à la limite du rayonnement ultraviolet énergétique sur le spectre électromagnétique, les chercheurs ont déterminé que ces sources produisent également d'importantes quantités de rayonnement ultraviolet énergétique.
On ignore encore la nature des objets responsables de ces rayons X de faible énergie et de ce rayonnement ultraviolet intense. L'équipe pense qu'il s'agit très probablement d'un trou noir, d'une étoile à neutrons ou d'une naine blanche qui aspire de la matière d'une étoile compagne. Cette matière est chauffée pour produire des rayons X avant de tomber sur la naine blanche, l'étoile à neutrons ou le trou noir. De tels systèmes binaires ont déjà été observés, mais jamais avec un rayonnement ultraviolet aussi intense et des rayons X de faible énergie aussi puissants. Il faut savoir que les binaires X, qui sont ainsi alimentées par l'accrétion de matière provenant d'une étoile compagne sur un trou noir, une étoile à neutrons ou une naine blanche, comptent parmi les sources non explosives les plus brillantes des galaxies ; leur luminosité surpasse celle du Soleil de plusieurs millions de fois.
Si les binaires X classiques émettent principalement au-delà de 0,3 keV, les sources plus froides, dont le pic d'émission se situe dans l'ultraviolet extrême (EUV), restent difficiles à détecter en raison d'une lacune observationnelle persistante.
Les sources les plus lumineuses trouvées par Muhibullah et ses collaborateurs rayonnent à une puissance proche de 10³⁸ erg s⁻¹ dans la bande X étroite. Et les modèles spectraux suggèrent des luminosités bolométriques encore plus élevées, dont la majeure partie est émise dans l'EUV.
Les astrophysiciens pensent que certains systèmes binaires de naines blanches, pourraient exploser en supernovas de type Ia, un phénomène crucial pour mesurer l'expansion de l'Univers. Les astronomes recherchent depuis de nombreuses années les étoiles qui se transforment en supernovas de type Ia, juste avant qu'elles n'explosent, sans succès jusqu'à présent. Si les sources de rayons X hyper-mous correspondent à de tels systèmes binaires, cette quête pourrait trouver une solution très intéressante.
L'autre mystère que ces sources de rayons X hyper-mous pourraient éclaircir concerne l'ionisation du gaz interstellaire dans certaines galaxies. Ce phénomène est important à étudier car il peut influencer la vitesse de formation des étoiles et le cycle de vie des galaxies. Les étoiles chaudes et massives jouent un rôle, mais n'expliquent pas entièrement ce processus. Le rayonnement ultraviolet intense émis par ces sources de rayons X hyper-mous pourrait ainsi jouer un rôle crucial.
Selon les chercheurs, quelle que soit leur nature exacte, les gammes de température des sources d'X hyper-mous suggèrent qu'elles pourraient contribuer de manière significative à l'ionisation de vastes régions du milieu interstellaire au sein des galaxies. Pendant des décennies, la détection de raies d'émission correspondant à un haut degré d'ionisation, telles que celle de l'He II (énergie d'ionisation d'environ 54 eV), dans des galaxies à formation d'étoiles dépourvues de noyau actif, est restée une énigme. Les modèles classiques de photo-ionisation impliquant des populations stellaires de la séquence principale et des géantes ne parviennent pas à expliquer l'émission He II observée, tant dans les galaxies locales que dans celles situées à grand décalage vers le rouge.
Une étude récente de 2025 a suggéré que des sources de rayons X mous pourraient fournir suffisamment de photons ionisants de haute énergie pour produire ces raies d'ionisation intense. Mais dans certains cas, la prise en compte de composantes thermiques comprises entre 5 et 20 eV s'est avérée nécessaire pour reproduire les rapports observés entre les raies d'émission He II et H β. Cela indique que les sources de rayons X hypermous pourraient jouer un rôle clé dans l'interprétation des signatures d'ionisation détectées par le SDSS et Webb dans des galaxies, aussi bien proches qu'à grand redshift.
Cette classe énigmatique de sources pourrait donc détenir la clé de deux mystères persistants de l'astrophysique, à savoir l'origine des raies d'ionisation élevée dans les galaxies et la nature des progénitrices des supernovas de type Ia...
Source
Hypersoft X-ray sources as a low-energy class of luminous cosmic emitter
Mustafa Muhibullah et al.
Nature Astronomy (9 september 2026)
https://doi.org/10.1038/s41550-026-02959-7
Illustration
1. Images de Chandra de NGC 3379 et NGC 4472 dans deux gammes d'énergie révélant des sources de rayons X hypermous (Muhibullah et al.)
2. Mustafa Muhibullah
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