Une équipe internationale d’astrophysiciens propose une explication inédite aux Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOT), ces phénomènes cosmiques ultra-rapides et extrêmement lumineux découverts il y a moins de dix ans. Selon Futura Sciences, ces explosions bleutées pourraient résulter de la destruction d’une étoile de type Wolf-Rayet par un astre compact, comme un trou noir ou une étoile à neutrons.

Ce qu'il faut retenir

  • Les LFBOT sont des explosions cosmiques 10 à 100 fois plus brillantes qu’une supernova classique, selon les observations de l’événement AT 2018cow.
  • Ces phénomènes évoluent en quelques jours seulement, contre plusieurs semaines pour une supernova classique.
  • Le scénario privilégié implique un système binaire où une étoile massive « cannibalise » une étoile Wolf-Rayet avant qu’un astre compact ne la détruise.
  • Seuls 14 événements de ce type ont été observés à ce jour, dont AT 2018cow, repéré en 2018 dans la galaxie CGCG 137-068.
  • L’observatoire Vera C. Rubin, dont le relevé du ciel débutera prochainement, devrait permettre de confirmer cette théorie.

Depuis leur première détection en 2018, les LFBOT intriguent la communauté scientifique. Ces transitoires optiques bleus lumineux se distinguent par leur brillance extrême et leur évolution fulgurante. Alors qu’une supernova classique met plusieurs semaines à atteindre son pic de luminosité avant de s’éteindre, les LFBOT brillent puis disparaissent en seulement quelques jours. Leur couleur bleue, synonyme de températures extrêmement élevées, les rend encore plus énigmatiques.

Parmi les 14 événements répertoriés, l’un des plus étudiés reste AT 2018cow, repéré dans la galaxie CGCG 137-068, à environ 200 millions d’années-lumière de la Voie lactée. Sa luminosité, 10 à 100 fois supérieure à celle d’une supernova classique, avait surpris les astronomes. « Ces objets défient les modèles existants », souligne Anya Nugent, astrophysicienne au Center for Astrophysics de Harvard. Avec ses collègues, elle propose une explication radicalement nouvelle.

Un scénario impliquant des étoiles Wolf-Rayet et des astres compacts

Les chercheurs du Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, à Tokyo, ont publié leurs travaux sur arXiv, suggérant que les LFBOT pourraient être le résultat d’un processus cataclysmique impliquant des étoiles de Wolf-Rayet. Découvertes en 1867 par les astronomes français Charles Wolf et Georges Rayet, ces étoiles massives – dépassant 10 fois la masse du Soleil – expulsent leurs couches externes en fin de vie, exposant leur cœur riche en hélium. Elles constituent ainsi des candidates idéales pour un scénario destructeur.

Dans le modèle proposé, tout commence par un système binaire composé de deux étoiles massives. L’une, plus massive que l’autre, arrache progressivement les couches superficielles de sa compagne, la transformant en une étoile Wolf-Rayet. L’étoile « cannibale », devenue encore plus massive, termine sa vie en explosant en supernova et laisse derrière elle un astre compact – un trou noir ou une étoile à neutrons. Après plusieurs centaines ou milliers d’années, ce résidu compact finit par tomber dans le cœur de l’étoile Wolf-Rayet, provoquant une explosion si violente qu’elle génère un LFBOT.

« Ce scénario est une variante des objets de Thorne-Żytkow, ces étoiles hypothétiques où une étoile à neutrons ou un trou noir est intégré dans une étoile massive. Ici, c’est une destruction, pas une fusion », explique Anya Nugent.

Des hypothèses alternatives écartées, mais des incertitudes persistantes

Avant cette théorie, plusieurs hypothèses avaient été avancées pour expliquer les LFBOT. Parmi elles, les événements de rupture par effet de marée (Tidal Disruption Events, TDE), où un trou noir déchire une étoile passant à proximité. Cependant, ce mécanisme ne permet pas d’expliquer toutes les caractéristiques des LFBOT, notamment leur couleur bleue intense et leur évolution rapide. « Les TDE ne rendent pas compte de l’ensemble des propriétés observées », confirme Anya Nugent.

D’autres pistes, comme la production d’antimatière au sein d’étoiles massives, avaient également été explorées. Mais aucune ne semble aussi convaincante que le scénario de la destruction d’une étoile Wolf-Rayet par un astre compact. Les chercheurs reconnaissent toutefois que cette théorie nécessite encore des observations supplémentaires pour être validée.

Et maintenant ?

Le lancement du télescope Vera C. Rubin, prévu dans les prochains mois, pourrait révolutionner la compréhension des LFBOT. Doté d’un grand relevé du ciel sur dix ans, il devrait permettre de détecter de nouveaux événements, y compris des LFBOT plus faibles et plus lointains. Ces observations pourraient confirmer ou infirmer le scénario proposé par l’équipe d’Anya Nugent, tout en révélant d’éventuels mécanismes encore inconnus.

En attendant, les LFBOT restent l’un des phénomènes les plus énigmatiques de l’astrophysique moderne. Leur étude pourrait non seulement éclairer les mécanismes de destruction stellaire, mais aussi fournir des indices sur la formation des astres compacts et l’évolution des systèmes binaires massifs. Pour l’heure, les astronomes restent mobilisés pour traquer ces flashs bleus fugaces, porteurs de secrets cosmiques encore bien gardés.

Ces phénomènes nécessitent des conditions très spécifiques : un système binaire composé de deux étoiles massives, dont l’une se transforme en étoile Wolf-Rayet avant d’être détruite par un astre compact. De plus, leur détection exige des instruments capables d’observer le ciel en continu et avec une grande sensibilité, ce qui explique pourquoi ils n’ont été découverts que récemment.