INTEGRAL a accumulé 22 ans d’observation des rayonnements à haute énergie, en provenance de sources diverses, dans des régions étendues de notre galaxie : trous noirs, ondes gravitationnelles, sursauts gamma… Et même si le satellite a cessé ses observations scientifiques en 2025, les données collectées continuent à alimenter la recherche en astrophysique et à produire des résultats.

L’origine des sursauts gamma

INTEGRAL a percé, en partie, le mystère des origines des sursauts gamma (ou GRB pour Gamma Ray Burst), ces flashs de lumière extraordinairement puissants (de l’ordre de 10⁴⁵ watts). Ces explosions soudaines de rayons gamma surgissent dans l’Univers de manière aléatoire et ne durent que de quelques millisecondes à quelques minutes.

Aujourd'hui, les scientifiques attribuent l'origine des GRB plus « longs », plusieurs secondes, à l'effondrement incontrôlé d'étoiles massives, qui explosent en supernovae. Les sursauts plus courts sont dus quant à eux à la collision entre des trous noirs et des étoiles à neutrons.

En 2022, INTEGRAL a aussi détecté l’un des sursauts gamma le plus puissant et lumineux jamais observés. Il s’est produit dans une galaxie située à environ 2 milliards d’années-lumière.

Pour aller plus loin : INTEGRAL - Prompt energetics and week-long hard X-ray afterglow (PDF)

Ondes gravitationnelles et sursauts gamma : l’astronomie multi-messagers

En 2017, une équipe internationale d’astronomes a mesuré simultanément un sursaut gamma et un train d’ondes gravitationnelles, provenant de la même région du ciel. Cela a permis de confirmer que certains sursauts gamma provenaient bien de la collision de deux étoiles à neutrons, c’est-à-dire ce qui reste du cœur d’une étoile massive après son explosion.

Outre la confirmation de l’une des origines des sursauts gamma, ces résultats ont ouvert de nouvelles perspectives de recherches, combinant l’observation de rayonnement électromagnétique, de lumière, avec celle d’ondes gravitationnelles.  On parle d’astronomie multi-messagers.

La création de fer lors de l’explosion d’une étoile

En 2014, en analysant les observations d’INTEGRAL une équipe de chercheurs découvre l'émission gamma de basse énergie en provenance de la supernova SN2014J, issue de l’explosion d’une étoile naine blanche. C’est la première fois qu'un tel rayonnement est observé en provenance de ce type de supernova. Celle-ci se situe dans la galaxie M82, à une distance de 11,5 années-lumière.

En analysant les données d’INTEGRAL, prises entre 50 et 100 jours après la date de l'explosion, les chercheurs observent des pics d'émission à 847 keV et à 1238 keV, qui sont la signature de la décroissance radioactive de noyaux de cobalt radioactif (⁵⁶Co), dont la demi-vie est de 77 jours. Il s’agit de la preuve directe de la production, par nucléosynthèse, d'une importante quantité de noyaux de nickel radioactif (⁵⁶Ni) lors de l'explosion de l'étoile. Le nickel radioactif décroit rapidement, avec une demi-vie de 6 jours, alors que le cobalt radioactif décroit à son tour en noyau de fer (⁵⁶Fe) en émettant les photons gamma nucléaires observées.

Les observations réalisées par INTEGRAL suggèrent qu'une masse de 0,6 masse solaire de nickel radioactif  radioactif a été synthétisée pendant l'explosion. L'analyse spectrale des raies gamma permet d'estimer que la vitesse des ejecta est de 10000 km/s. Les propriétés du rayonnement observé sont en accord avec un scénario dans lequel une naine blanche massive explose après avoir accrété suffisamment de matière d'une étoile compagnon pour devenir instable gravitationnellement.

Selon les modèles de nucléosynthèse, les explosions de supernovae sont la source principale du fer dans l'Univers. Les observations réalisées par INTEGRAL viennent donc confirmer cette hypothèse.

Quelques autres résultats scientifiques issus des données de la mission

• Découverte d’une nouvelle catégorie d’étoiles binaires X massives.
• En juillet 2010, INTEGRAL identifie 700 nouvelles sources gamma, dont une catégorie de pulsars capables de produire des champs magnétiques un milliard de fois plus puissants que ceux produits dans les laboratoires sur Terre. Il permet également de dresser un catalogue de trous noirs.
• Réalisation d’une carte montrant la distribution des émissions de rayons gamma à 511 keV, rayons produits lors de l'annihilation antiélectron/électron. Les scientifiques en déduisent que la moitié environ de l’antimatière de la galaxie provient des trous noirs ou des étoiles à neutrons  (qui arrachent de la matière à un objet proche).­­