Une fusion lointaine d’étoiles à neutrons a déclenché l’un des sursauts gamma courts (GRB) les plus puissants jamais vus, selon de nouvelles observations d’ALMA, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array au Chili.
Les étoiles à neutrons sont les noyaux stellaires super denses qui restent après l’explosion d’étoiles massives, et quand, disons, deux étoiles à neutrons entrent en collision, le résultat est une explosion dramatique, dont la lumière est connue sous le nom de kilonova. Les fusions libèrent également ondes gravitationnelles et une brève rafale de rayonnement gamma dans deux jets compacts tirés dans des directions opposées dans l’espace.
Le 6 novembre 2021, une brève sursaut gamma a été détecté par l’observatoire à rayons X et gamma INTEGRAL de l’Agence spatiale européenne, qui a envoyé une alerte instantanée déclenchant la mission de la NASA Vite satellite, entre autres, pour assurer le suivi. L’explosion, cataloguée GRB 211106A, a duré moins de deux secondes, mais la lueur de la kilonova a brillé beaucoup plus longtemps car le jet de particules libéré par la fusion a excité le gaz environnant.
“Ce bref sursaut gamma était la première fois que nous tentions d’observer un tel événement avec ALMA”, a déclaré Wen-Fai Fong, astronome à la Northwestern University dans l’Illinois, dans un communiqué. déclaration. “Les rémanences à courte rafale sont très difficiles à trouver, donc capturer cette lueur très brillante était spectaculaire.”
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Détecter la lueur de la fusion dans la lumière à ondes millimétriques qu’ALMA accorde donne aux astronomes une longueur d’avance lorsqu’il s’agit de comprendre ces explosions titanesques.
“Les longueurs d’onde millimétriques peuvent nous renseigner sur la densité de l’environnement autour du GRB”, a déclaré Genevieve Schroeder, également de l’Université Northwestern, dans le même communiqué. “Et, lorsqu’il est combiné avec des rayons X, [the millimeter-wave light] peut nous renseigner sur la véritable énergie de l’explosion.”
Lorsque les jets du GRB, se déplaçant presque à la vitesse de la lumière, traversent le gaz environnant, les ondes de choc s’accélèrent. électrons. L’énergie du rayonnement de ces électrons culmine à des longueurs d’onde millimétriques et peut donc indiquer aux astronomes l’énergie totale de l’explosion.
ÂMELes mesures de GRB 211106A suggèrent qu’il a libéré une énergie totale comprise entre 2 x 10 ^ 50 ergs et 6 x 10 ^ 51 ergs, ce qui en fait l’un des GRB courts les plus puissants jamais détectés. (Un erg est égal à 10^–7 joules ; à titre de comparaison, le soleil libère seulement 3,8 x 10^33 ergs par seconde).
Il est particulièrement impressionnant que GRB 211106A soit si brillant, en termes relatifs, puisque la fusion s’est produite il y a entre 6,3 et 9,1 milliards d’années, et la galaxie dans laquelle la fusion s’est produite est maintenant à environ 20 milliards d’années-lumière de la Terre. expansion. A cette distance, les ondes gravitationnelles émises par la fusion étaient trop faibles pour être détectées.
Un autre avantage de l’observation avec ALMA est que la rémanence aux longueurs d’onde millimétriques dure plus longtemps que, par exemple, les rayons X. Cela donne aux astronomes plus de temps pour étudier le jet GRB, qui commence comme un flux étroit puis s’estompe. , comme un pointeur laser faisant un point plus grand sur un mur que la base du laser.
L’équipe de Fong et Schroeder a calculé que l’angle d’ouverture du jet était de 16 degrés, ce qui est le plus large jamais mesuré pour un GRB court. Ceci est important car nous ne voyons un GRB que lorsque le jet est pointé vers nous, donc plus le jet est large, plus nous avons de chances de le voir.
Et les probabilités comptent : les astronomes calculent le taux de fusion des étoiles à neutrons dans l’univers en fonction du nombre de GRB courts que nous voyons et des estimations des angles d’ouverture de leur jet. Si les GRB plus courts ont des jets avec des angles d’ouverture plus larges, les scientifiques ont peut-être surestimé le nombre de fusions d’étoiles à neutrons.
La vitesse à laquelle les étoiles à neutrons fusionnent n’est pas seulement une curiosité astrophysique : elle a des implications pour la chimie cosmique. Les conditions pendant les fusions d’étoiles à neutrons sont si intenses que certaines des plus lourdes et objets les plus précieux, comme l’or, le platine et l’argent, sont forgés par ces collisions. En fait, les scientifiques ont estimé qu’une seule fusion d’étoiles à neutrons peut produire entre 3 et 13 masses terrestres d’or. Par conséquent, la abondance cosmique de tels éléments dépend en grande partie de la vitesse à laquelle se produisent les fusions d’étoiles à neutrons.
Alors que la collision est un acte d’alchimie cosmique, enrichissant la région environnante de trésors atomiques, la découverte a offert aux astronomes un domaine entièrement nouveau pour étudier les GRB courts et leurs rémanences. “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”, a déclaré Fong.
Un article décrivant les découvertes paraîtra dans un prochain numéro des Astrophysical Journal Letters ; un version préimprimée a été publié lundi (1er août).
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