Signal inexpliqué de l’espace profond à 8 milliards d’années-lumière

Un sursaut extraordinaire qui ne voulait pas s'arrêter

Le 2 juillet 2025, le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA a détecté ce qui semblait initialement être un énième flash de routine provenant de l'espace lointain. Au lieu du bref éclair de quelques secondes typique des sursauts gamma, le détecteur a enregistré une source qui a pulsé par intermittence pendant environ sept heures — un signal puissant et intermittent désormais catalogué sous le nom de GRB 250702B. Le signal, localisé plus tard dans une galaxie poussiéreuse située à environ 8 milliards d'années-lumière, présentait un mélange d'intenses rayons gamma et d'autres émissions à haute énergie qui a poussé les chercheurs à chercher des explications au-delà des théories habituelles.

Un événement hors des modèles

Les sursauts gamma (GRB pour Gamma-Ray Bursts) se divisent en deux grandes classes : les sursauts courts durant moins de deux secondes, et les sursauts longs qui durent généralement de quelques secondes à quelques minutes. GRB 250702B a brisé ces limites de manière spectaculaire. Son schéma intermittent et sa durée de plusieurs heures ne ressemblent à rien de ce que la communauté considère comme un cas d'école. « Il s'agit du plus long sursaut gamma jamais observé par l'homme — assez long pour ne s'intégrer dans aucun de nos modèles actuels expliquant l'origine des sursauts gamma », a déclaré Jonathan Carney, auteur principal de l'étude décrivant l'événement, dans des documents accompagnant l'article publié dans The Astrophysical Journal Letters le 26 novembre 2025.

La découverte de Fermi a déclenché une campagne intensive d'observations de suivi. Des installations au sol et dans l'espace, notamment les télescopes Gemini au Chili et à Hawaï, le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral, l'Observatoire W. M. Keck et le télescope spatial Hubble, ont été braqués vers la zone. L'environnement hôte étant riche en poussière, la lumière optique était largement étouffée ; les astronomes se sont appuyés sur des mesures dans l'infrarouge et en rayons X de haute énergie pour localiser l'événement et étudier son environnement.

Ces observations ont convergé vers une galaxie hôte présentant une forte atténuation par la poussière à une distance cosmologique d'environ 8 milliards d'années-lumière. La modélisation du sursaut et de sa rémanence indique que de la matière a été éjectée à des vitesses relativistes — au moins 99 % de la vitesse de la lumière — concentrée dans des jets étroits orientés, par hasard, presque directement vers la Terre. La combinaison de jets énergétiques et d'un matériau circumstellaire dense explique en partie la difficulté d'interprétation : le signal a dû s'échapper d'un épais voile de gaz et de poussière pour être visible par nos instruments.

Trois scénarios principaux mais non concluants

L'équipe de recherche a présenté trois scénarios généraux qui pourraient, en principe, produire une telle éruption de haute énergie prolongée, tout en soulignant qu'aucun ne correspond encore parfaitement aux données.

• Collapsar prolongé (mort d'une étoile massive) : Dans le modèle standard des GRB longs, une étoile très massive en rotation rapide s'effondre pour former un trou noir ou un magnétar qui propulse des jets à travers l'étoile. Si le moteur central reste actif bien plus longtemps que prévu — peut-être parce que l'accrétion de matière stellaire se déroule de manière inhabituelle et prolongée — cela pourrait maintenir l'émission de rayons gamma pendant des heures. Cependant, les calculs actuels sur les collapsars peinent à maintenir la puissance moteur requise sur des échelles de temps aussi longues.
• Trou noir se nourrissant d'une étoile (événement de type rupture par effet de marée) : Un trou noir supermassif déchirant une étoile (un événement de rupture par effet de marée) peut produire de longues éruptions de haute énergie, mais ces systèmes se situent normalement au centre des galaxies et présentent des signatures spectrales et temporelles différentes des GRB classiques. Un trou noir plus petit engloutissant une étoile compacte, ou une rupture par effet de marée atypique située hors du noyau, pourrait produire une activité prolongée, mais les données disponibles ne confirment pas encore cette configuration.
• Fusion d'une étoile à hélium et d'un trou noir : Dans ce scénario, un trou noir compact spirale vers le cœur d'une étoile à hélium massive, déclenchant une accrétion explosive lorsqu'il atteint les régions centrales. Cette interaction peut, dans certaines expériences numériques, produire des épisodes prolongés d'activité de jets à mesure que le trou noir creuse son chemin et finit par consommer le cœur. Ce scénario est séduisant car il lie naturellement les longues durées à une enveloppe stellaire dense et poussiéreuse — mais il reste spéculatif tant que les simulations ne parviennent pas à reproduire précisément la courbe de lumière et les spectres observés.

Pourquoi ce signal est important au-delà du simple titre de presse

GRB 250702B est important car il teste les limites de l'interaction entre les objets compacts — étoiles à neutrons et trous noirs — et leur environnement. Chacune des explications envisagées explore un régime physique différent : le comportement tardif des trous noirs en accrétion dans les étoiles qui s'effondrent, la dynamique de la dislocation stellaire et de la retombée de matière, et l'hydrodynamique des fusions d'objets compacts à l'intérieur d'enveloppes stellaires. Une seule anomalie bien observée peut forcer les théoriciens à affiner leurs modèles ou à ajouter des paramètres physiques jusque-là ignorés.

En pratique, l'événement souligne également l'importance cruciale d'un suivi rapide et coordonné. La détection de rayons gamma par Fermi a donné le coup d'envoi, mais seul un ensemble mondial de télescopes optiques/infrarouges et d'observatoires spatiaux a permis de caractériser l'hôte et l'extinction qui masquait le sursaut en lumière visible. Les installations radio et de détection de neutrinos n'ont pas figuré en bonne place dans les premiers rapports ; les auteurs et d'autres groupes vont probablement passer au peigne fin les données radio d'archives et programmer des observations ciblées, car les contreparties radio peuvent tracer les fronts de choc en expansion et contraindre le bilan énergétique à des stades ultérieurs.

Prochaines étapes et questions en suspens

Les chercheurs continueront à rechercher des sursauts de longue durée similaires dans les données d'archives et les données à venir, et à réaliser des simulations dédiées visant à reproduire le schéma des impulsions et le spectre à travers les différentes longueurs d'onde. Si GRB 250702B représente une queue de distribution extrême d'un comportement progéniteur connu — un collapsar avec une activité moteur exceptionnellement longue — alors l'événement nous apprend quelque chose sur la variabilité de la mort des étoiles massives. Si, en revanche, il représente un type de progéniteur totalement différent, tel qu'une fusion rare ou un événement de marée, il ouvre une nouvelle voie pour l'astronomie des phénomènes transitoires à haute énergie.

Sources

• The Astrophysical Journal Letters (article sur GRB 250702B)
• NASA — Fermi Gamma‑ray Space Telescope
• Observatoire Gemini (Chili et Hawaï)
• Observatoire européen austral — Very Large Telescope
• W. M. Keck Observatory
• Télescope spatial Hubble
• NOIRLab / NSF / AURA