Quatre-vingt-quatre. C'est le nombre de points lumineux qu'une équipe américaine a sortis de l'ombre dans six galaxies proches, dont la galaxie du Moulinet (M101) et la galaxie d'Andromède (M31). Ces objets émettent des rayons X d'une énergie si basse que les télescopes les avaient laissés de côté pendant près de trente ans. Le résultat, mené avec le télescope spatial Chandra de la NASA, est paru le 9 septembre 2026 dans la revue Nature Astronomy.
Les chercheurs leur ont donné un nom : sources X « hypersoft ». Derrière ce terme se cache peut-être la réponse à deux questions que l'astrophysique traîne depuis des décennies. Et un indice sur la façon dont meurent certaines étoiles.
84 points lumineux qui s'effacent quand on monte l'énergie
L'histoire commence par un tri d'images. Les chercheurs ont repris des clichés de six galaxies déjà observées par Chandra, choisies pour leur proximité et pour la durée des poses, jusqu'à un million de secondes. Puis ils ont comparé deux versions de chaque image : une prise dans le domaine des rayons X les plus mous, une autre dans un domaine un peu plus énergétique.
Le résultat saute aux yeux. Des points lumineux apparaissent dans la première version et disparaissent dans la seconde, comme des taches sur un tissu qui s'effacent sous une autre lumière. Un objet qui brille à basse énergie et pas du tout au-dessus émet donc ses rayons X vers le bas du spectre. C'est exactement ce que les chercheurs cherchaient.
Le bilan est net : 84 sources, réparties entre 7 et 21 par galaxie selon la distance et la durée des observations. Sept dans M101, dix-huit dans le cœur de M31. Elles se nichent aussi bien dans les régions où naissent des étoiles, le long des bras spiraux, que dans les populations d'étoiles âgées des galaxies elliptiques.
Un détail donne du poids à la découverte. Une concentration inhabituelle de ces sources siège près du centre de la galaxie elliptique NGC 3379, où elles représentent au moins 20 % de toutes les sources X détectées. Autre indice : elles sont beaucoup plus rares que prévu dans les amas d'étoiles, ces gros rassemblements où les couples d'étoiles se forment pourtant en abondance. Ces objets ne ressemblent donc à rien de ce que les astronomes classaient jusqu'ici.
Pourquoi personne ne les avait vues
La première raison tient à la fragilité de ce signal. Chandra a été conçu pour capter des rayons X bien plus énergétiques, ceux qui trahissent le gaz brûlant tombant dans les trous noirs. En dessous de 300 électronvolts, ses détecteurs deviennent myopes : il faut de très longues poses pour distinguer quoi que ce soit.
La seconde raison est une histoire d'habitude de travail. Pour ne pas confondre un objet réel avec du bruit de fond, la plupart des équipes écartent systématiquement les données les moins énergétiques avant même de les analyser. C'est une précaution courante en traitement du signal, un peu comme on ignore les bruits les plus faibles d'une conversation pour mieux entendre les voix. Sauf que dans ce cas précis, la précaution effaçait tout simplement les objets qu'on cherchait.
Troisième obstacle, le plus coriace. Entre les étoiles, et plus encore entre les galaxies, flotte un gaz d'hydrogène et d'hélium. Ce gaz absorbe l'ultraviolet extrême avec une efficacité redoutable, au point d'en faire un mur quasi infranchissable pour les télescopes. Une source peut briller comme mille soleils dans ce domaine, sa lumière n'arrivera jamais jusqu'à nous.
D'où l'astuce des chercheurs. Un objet qui émet massivement dans l'ultraviolet laisse échapper un peu de lumière dans le domaine voisin, légèrement plus énergétique : la queue des rayons X mous. On ne voit pas la source elle-même, on voit son ombre portée sur la plage d'énergie juste au-dessus. C'est cette traînée que Chandra est parvenu à capter.
Dernier écueil, et il est révélateur. Chandra vieillit mal dans ce domaine. Des molécules issues de ses propres matériaux se déposent peu à peu sur les filtres de sa caméra principale, la caméra ACIS, et absorbent les rayons X les plus mous. En comparant des observations de l'amas de galaxies Abell 1795, les auteurs ont montré qu'en 2017, la sensibilité de Chandra dans cette bande d'énergie était tombée sous 20 % de sa capacité de 1999. Ils ont donc arrêté leur collecte à cette date. Sans le dire, l'article montre aussi ce qu'un télescope de plus de 26 ans peut encore livrer.
Ce que cela change : deux énigmes en une
Première énigme, la plus lourde de conséquences. Les supernovae de type Ia sont des explosions d'étoiles dont l'éclat est si régulier qu'on s'en sert comme d'un mètre étalon pour mesurer les distances dans l'Univers. C'est grâce à elles que les astronomes ont découvert, à la fin des années 1990, que l'expansion de l'Univers s'accélère. Problème : on ne sait toujours pas quelles étoiles explosent.
Le scénario le plus probable met en scène une naine blanche, le cadavre compact d'une étoile semblable au Soleil. Si elle aspire la matière d'une étoile compagnon, sa masse grossit jusqu'à franchir un seuil au-delà duquel la réaction nucléaire s'emballe et la détruit. Le souci, c'est que le recensement des supernovae observées et celui des candidates possibles ne tombaient pas juste : il manquait des étoiles, un facteur 10 à 100 selon les études. Les sources hypersoft comblent une partie du trou. Leur nombre double le compte des naines blanches qui aspirent de la matière, et rien ne dit que Chandra a vu les plus faibles.
Deuxième énigme, moins spectaculaire mais tout aussi tenace. Dans certaines galaxies, le gaz qui remplit l'espace entre les étoiles est plus ionisé que les étoiles visibles ne peuvent l'expliquer. Ionisé veut dire que des atomes y ont perdu des électrons, et cette perte dépend de l'énergie reçue. Les grosses étoiles chaudes fournissent une partie du rayonnement nécessaire, mais pas assez pour rendre compte de tout ce qu'on mesure. Or l'ultraviolet produit par les sources hypersoft tombe pile dans la gamme d'énergie que l'hélium absorbe le mieux. Ces objets pourraient donc être la pièce manquante.
Un nom, plusieurs objets possibles
Reste une question de fond, et les auteurs eux-mêmes prennent soin de ne pas la trancher : de quoi ces sources sont-elles faites ? Le mot « hypersoft » décrit un comportement observé, pas une famille d'objets identifiée. Derrière ce nom se cache probablement un mélange.
Dans M31, plusieurs sources coïncident avec l'emplacement de novae déjà répertoriées. Une nova survient quand une naine blanche fait exploser la couche d'hydrogène accumulée à sa surface. Après la déflagration, le cœur continue de brûler un moment puis refroidit, et passe par une phase très froide, donc très peu énergétique. Ces objets-là sont des naines blanches en train de retomber en température.
Il reste les plus brillantes. Une source qui atteint 10³⁸ erg/s dans une bande d'énergie aussi étroite met les modèles de naines blanches en difficulté. Aucune naine blanche n'a jamais été observée à ce niveau. Les chercheurs envisagent donc autre chose pour ces cas extrêmes : un trou noir de masse stellaire entouré d'un disque de matière plus froid qu'à l'ordinaire, ce qui déplacerait son éclat vers le bas du spectre.
Un détail rend le dossier encore plus intrigant. Ces sources ne se comportent pas de façon régulière. Certaines varient d'une observation à l'autre, d'autres disparaissent complètement avant de réapparaître. Dans NGC 4472, deux d'entre elles émettent dans la bande des rayons X mous à onze ans d'intervalle, avec une absence de signal entre les deux. Éteintes, ou refroidies au point de devenir indétectables ? Impossible de trancher avec les données actuelles, trop peu nombreuses.
Bilan de la découverte : une population d'objets lumineux attendait dans des données publiques depuis plus de vingt ans, invisible parce qu'elle se tenait à la lisière basse du domaine des rayons X. Une simple consigne de tri suffisait à la manquer.
Pour aller plus loin
- La fiche mission de Chandra, le télescope dont les archives de données ont rendu cette découverte possible.
- Les notions pour suivre le dossier : rayons X, ultraviolet et supernova.
- Pour observer vous-même la galaxie du Moulinet, qui abrite sept de ces sources, la carte du ciel interactive et le guide d'observation indiquent où et quand la pointer. La galerie d'astrophotographies montre ce qu'un amateur équipé en obtient.
- Les sources officielles : le communiqué de la NASA, la page image du Chandra X-ray Center et la publication dans Nature Astronomy, complétés par le manuscrit arXiv.
