Les conséquences d’une collision épique impliquant au moins une étoile à neutrons ont été capturées pour la première fois dans la gamme millimétrique des longueurs d’onde des radiofréquences.
Le résultat est un enregistrement d’un sursaut gamma de courte durée, l’un des plus énergétiques jamais observés et l’une des rémanences les plus brillantes que nous ayons jamais vues. Les données peuvent aider les scientifiques à en savoir plus sur ces événements extrêmes et leurs effets sur l’espace qui les entoure.
Et il y a un incroyable time-lapse de l’événement, dont la lumière semble avoir parcouru 6 à 9 milliards d’années-lumière à travers l’Univers, pour être capturé par l’Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en novembre 2021.
“Ce bref sursaut gamma était la première fois que nous tentions d’observer un tel événement avec ALMA”, a déclaré le physicien Wen-fai Fong de l’Université Northwestern.
“Il est très difficile de trouver des rémanences pour de courtes rafales, c’était donc spectaculaire de capturer cet événement brillant d’un tel éclat. Après de nombreuses années d’observation de ces rafales, cette découverte surprenante ouvre un nouveau domaine d’étude, car elle nous motive à en observer beaucoup d’autres.” de ceux-ci avec ALMA et d’autres réseaux de télescopes à l’avenir”.
Les sursauts de rayonnement gamma sont les explosions les plus puissantes connues dans l’Univers. En seulement 10 secondes, un sursaut gamma peut émettre plus d’énergie qu’une étoile comme le Soleil n’en émet en 10 milliards d’années.
Et ils sont importants; Comme nous l’avons vu lors de la première collision d’étoiles à neutrons jamais observée, c’est dans des explosions comme celles-ci que des éléments plus lourds que le fer sont forgés et éjectés dans l’Univers. La bague en or à votre doigt est le produit d’une calamité stellaire extrême.
Nous savons que les collisions d’étoiles à neutrons produisent un type de sursaut gamma connu sous le nom de sursaut gamma de courte durée, ou SGRB. Celles-ci ne durent que quelques millisecondes et laissent derrière elles une lueur brillante lorsque l’explosion de l’explosion frappe et interagit avec le gaz dans le milieu interstellaire.
Ces SGRB ne sont généralement pas vus aux longueurs d’onde radio, ce qui peut rendre leur interprétation quelque peu difficile.
“Ces explosions se produisent dans des galaxies lointaines, ce qui signifie que leur lumière peut être assez faible pour nos télescopes sur Terre”, a expliqué l’astrophysicien Tanmoy Laskar de l’Université Radboud aux Pays-Bas.
“Avant ALMA, les télescopes millimétriques n’étaient pas assez sensibles pour détecter ces éruptions.”
Timelapse de l’événement enregistré par ALMA. (T. Laskar, S. Dagnello, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO])
Parce que cet événement particulier, appelé GRB 211106A, était si loin, il n’était pas détectable par nos instruments d’astronomie à ondes gravitationnelles actuels. Les rayons X énergétiques accompagnant la brève explosion ont été capturés par l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA.
Cependant, des galaxies aussi éloignées que l’hôte 211106A de GRB ne sont pas détectables aux longueurs d’onde des rayons X, et la poussière dans la région signifiait que les observations optiques de Hubble n’étaient pas meilleures pour identifier la source.
Pour cette raison, les scientifiques travaillant uniquement avec le sursaut de rayons X pensaient que l’emplacement du sursaut était relativement proche. Ils se sont donc tournés vers ALMA, la première fois que des longueurs d’onde millimétriques avaient été utilisées pour essayer d’observer et de contextualiser un événement de sursaut gamma.
“Les observations de Hubble ont révélé un champ immuable de galaxies”, a déclaré Laskar.
“La sensibilité inégalée d’ALMA nous a permis de localiser plus précisément l’emplacement du GRB dans ce champ, et il s’est avéré qu’il se trouvait dans une autre galaxie faible, qui est plus éloignée.
“Cela, à son tour, signifie que ce sursaut gamma de courte durée est encore plus puissant que nous ne le pensions au départ, ce qui en fait l’un des plus lumineux et des plus énergiques jamais enregistrés.”
Lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision, le résultat est spectaculaire : une explosion accompagnée de jets de matière projetés vers l’extérieur à un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière. Si nous avons de la chance, ces jets sont orientés de telle manière que l’un se dirige plus ou moins vers nous, nous voyons donc l’éruption comme un sursaut gamma.
Les observations aux longueurs d’onde millimétriques ont permis aux chercheurs de mesurer certaines propriétés clés du GRB 211106A ; à savoir, l’angle d’ouverture du jet, qui peut être utilisé pour déduire les taux de SGRB dans l’Univers, et une mesure plus précise de l’énergie du GRB.
“Les longueurs d’onde millimétriques peuvent nous renseigner sur la densité de l’environnement autour du GRB”, a déclaré l’astronome Genevieve Schroeder de l’Université Northwestern.
“Et, lorsqu’ils sont combinés avec des rayons X, ils peuvent nous renseigner sur la véritable énergie de l’explosion. Parce que l’émission à des longueurs d’onde millimétriques peut être détectée plus longtemps que les rayons X, l’émission millimétrique peut également être utilisée pour déterminer la largeur de la jet GRB”.
Les chercheurs ont découvert que GRB 211106A possède des propriétés inhabituelles, à la fois dans sa galaxie hôte et dans son profil énergétique.
En fin de compte, cela suggère qu’il existe une plus grande diversité dans les propriétés des SGRB que ce qui est actuellement considéré, ce qui signifie qu’une observation et une classification continues de ces événements sont justifiées.
Ainsi, même s’il s’agit peut-être de la première incursion ponctuelle dans ces incroyables explosions, il est très peu probable que ce soit la dernière.
“ALMA brise le terrain de jeu en termes de capacités aux longueurs d’onde millimétriques et nous a permis de voir l’Univers sombre et dynamique dans ce type de lumière pour la première fois”, a déclaré Fong.
“Après une décennie d’observation de courts GRB, il est vraiment étonnant de constater la puissance de l’utilisation de ces nouvelles technologies pour déballer des cadeaux surprises de l’Univers.”
La recherche a été acceptée lettres de journal astrophysiqueet est disponible sur arXiv.