Le nouveau kilonova amène les astronomes à repenser ce que nous savons sur les sursauts gamma

Il y a un an, les astronomes ont détecté un puissant sursaut gamma (GRB) qui a duré environ deux minutes et l’ont nommé GRB 211211A. Maintenant, cet événement inhabituel bouleverse l’hypothèse de longue date selon laquelle des GRB plus longs sont la signature d’une étoile massive en supernova. Au lieu de cela, deux équipes indépendantes de scientifiques ont identifié la source comme étant le soi-disant « kilonovacausée par la fusion de deux étoiles à neutrons, selon A nouvelle feuille Publié dans la revue Nature. Puisque les fusions d’étoiles à neutrons étaient censées produire uniquement des GRB courts, la découverte d’un événement hybride impliquant une kilonova avec un GBR long est surprenante.

« Cette découverte brise notre idée standard des sursauts gamma », a déclaré la co-auteur Eve ChaseH, chercheur postdoctoral au Laboratoire national de Los Alamos. « Nous ne pouvons plus supposer que tous les sursauts de courte durée proviennent de fusions d’étoiles à neutrons, tandis que ceux de longue durée proviennent de supernovae. Nous réalisons maintenant que la catégorisation des sursauts gamma est beaucoup plus difficile. Cette découverte pousse notre compréhension des rayons gamma. éclate à l’extrême.

comme nous sommes j’ai mentionné plus tôtLes sursauts gamma sont des explosions à très haute énergie dans des galaxies lointaines qui durent de quelques millisecondes à plusieurs heures. la première sursauts gamma Il a été remarqué à la fin des années soixante, grâce au lancement villa satellites par les États-Unis. Leur but était de détecter les signatures gamma des essais d’armes nucléaires à la suite du traité d’interdiction des essais nucléaires de 1963 avec l’Union soviétique. Les États-Unis craignaient que les Soviétiques ne procèdent à des essais nucléaires secrets, en violation du traité. En juillet 1967, deux de ces satellites ont capté un éclair de rayonnement gamma qui n’était pas clairement la signature d’un essai d’armes nucléaires.

Il y a à peine deux mois, plusieurs détecteurs satellites ont capté un Un puissant sursaut gamma traversant notre système solaire, envoyant des astronomes du monde entier se démener pour entraîner leurs télescopes sur cette partie du ciel afin de recueillir des données vitales sur l’événement et sa rémanence. Surnommé GRB 221009A, il s’agissait du sursaut gamma le plus puissant enregistré à ce jour, et probablement du « cri de naissance » d’un nouveau trou noir.

Il existe deux types de sursauts gamma : courts et longs. Les GRB classiques à courte période durent moins de 2 secondes et on pensait auparavant qu’ils ne se produisaient qu’à partir de la fusion de deux objets ultra-denses, tels que des étoiles à neutrons binaires, produisant une kilonova d’accompagnement. Les GRB longs peuvent durer de quelques minutes à plusieurs heures et on pense qu’ils se produisent lorsqu’une étoile massive devient supernova.

Les astronomes des télescopes Fermi et Swift ont simultanément détecté le dernier sursaut gamma en décembre dernier et déterminé l’emplacement dans la constellation. Bottines. Cette identification rapide a permis à d’autres télescopes du monde entier de se tourner vers ce secteur, leur permettant de capturer une kilonova à ses débuts. Et il était remarquablement proche d’un sursaut gamma : à environ 1 milliard d’années-lumière de la Terre, contre environ 6 milliards d’années pour le sursaut gamma moyen détecté jusqu’à présent. (La lumière a voyagé depuis le GRB le plus éloigné enregistré jusqu’à présent pendant environ 13 milliards d’années.)

« C’était quelque chose que nous n’avions pas vu auparavant » a déclaré le co-auteur Simon DiShiara, astronome à Penn State et membre de l’équipe Swift. « Nous savions que ce n’était pas associé à une supernova, la mort d’une étoile massive, parce qu’elle était si proche. C’était un type de signal lumineux complètement différent, celui que nous associons à une kilonova, l’explosion causée par la collision de étoiles à neutrons.

Lorsque deux étoiles à neutrons binaires commencent à tourner dans leur spirale mortelle, elles émettent de puissantes ondes gravitationnelles et arrachent la matière riche en neutrons l’une à l’autre. Ensuite, les étoiles entrent en collision et fusionnent, produisant un nuage chaud de débris qui brille d’une lumière à plusieurs longueurs d’onde. Ce sont les débris riches en neutrons qui, selon les astronomes, produisent la lumière kilonova visible et infrarouge – la lueur est plus brillante dans l’infrarouge que dans le spectre visible, une signature caractéristique d’un tel événement qui résulte d’éléments lourds dans l’éjecta bloquant la lumière visible mais laissant entrer les rayons infrarouges passent à travers.

Cette signature est ce qui a été révélé par l’analyse post hoc de GRB211211A. Et puisque la désintégration ultérieure d’une fusion d’étoiles à neutrons produit des éléments lourds comme l’or et le platine, les astronomes ont maintenant une nouvelle façon d’étudier comment ces éléments lourds se forment dans notre univers.

Il y a plusieurs années, le regretté astrophysicien Neil Gryll Il a suggéré que des sursauts gamma plus longs pourraient être produits par des fusions d’étoiles à neutrons. Il semble tout à fait approprié que l’observatoire Swift de la NASA, nommé en son honneur, ait joué un rôle clé dans la découverte de GRB 211211A et la première preuve directe d’un tel lien.

« Cette découverte est un rappel clair que l’univers n’a jamais été complètement exploré. » a déclaré la co-auteure Gillian Rastingad, un doctorat. Étudiant à l’Université Northwestern. « Les astronomes tiennent souvent pour acquis que les origines des GRB peuvent être déterminées par leur longueur, mais cette découverte nous montre qu’il reste encore beaucoup à comprendre sur ces événements étonnants. »

DOI : Nature, 2022. 10.1038 / s41550-022-01819-4 (À propos des DOI).