Illustration de la collision d'étoiles à neutrons qui a créé le signal GW170817 NASA/CXC/Trinity University/D. Pooley et al. Illustration :NASA/CXC/M.Weiss

Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision et fusionnent, Qu'est ce que tu obtiens? Une étoile à neutrons plus costaud ou un petit trou noir ? Un article de mai 2018 sur la collision historique d'étoiles à neutrons de l'année dernière suggère cette dernière.

Le 17 août, 2017, le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) basé aux États-Unis et l'observatoire italien des ondes gravitationnelles Virgo ont détecté ce qui est sans doute le événement astronomique le plus important des temps modernes :un fracas d'étoiles à neutrons. Ce smashup a créé un signal d'onde gravitationnelle nommé GW170817. Contrairement à la poignée de signaux d'ondes gravitationnelles qui l'ont précédé, GW170817 n'a pas été généré par un trou noir fusionnant.

Trois observatoires d'ondes gravitationnelles (les deux stations LIGO à Washington et en Louisiane, plus le seul détecteur Virgo) a détecté le signal de concert, les scientifiques ont donc pu trianguler l'emplacement approximatif dans le ciel d'où provenait le signal des ondes gravitationnelles. Puis, à peu près au même moment, Le télescope spatial Fermi de la NASA a détecté un court sursaut de rayons gamma (GRB) dans cette partie du ciel. Les scientifiques avaient émis l'hypothèse que de tels sursauts étaient déclenchés par la collision de deux étoiles à neutrons, et à travers l'analyse de GW170817, ils ont confirmé le scénario de fusion d'étoiles à neutrons.

Les astronomes ont fait de nombreuses découvertes scientifiques à la suite de cet événement astronomique, mais GW170817 continue de donner. Avec l'aide du télescope spatial Chandra de la NASA, qui a continué à étudier le site de la fusion des étoiles à neutrons à l'époque, des semaines et des mois après, les astronomes pensent maintenant que la fusion des étoiles à neutrons a donné naissance à un bébé trou noir. Et nous n'avons jamais vu cela auparavant.

Des études LIGO, les astronomes avaient déjà une assez bonne idée de la masse des étoiles à neutrons en collision et de la masse de l'objet qu'elles devraient produire après la collision. Par leurs estimations, l'objet fusionné aurait une masse d'environ 2,7 fois celle de notre soleil. C'est une masse intéressante car elle est sur le point d'être soit l'étoile à neutrons la plus massive, soit le trou noir de masse la plus faible jamais découvert. Pour déterminer si l'événement a créé une étoile à neutrons monstre ou un petit trou noir, les astronomes avaient besoin d'étudier les rayons X générés, et c'est là que Chandra a aidé.

"Alors que les étoiles à neutrons et les trous noirs sont mystérieux, nous en avons étudié beaucoup à travers l'Univers à l'aide de télescopes comme Chandra, " a déclaré Dave Pooley de l'Université Trinity à San Antonio, Texas, qui a dirigé l'étude. "Cela signifie que nous avons à la fois des données et des théories sur la façon dont nous nous attendons à ce que de tels objets se comportent dans les rayons X."

Guinness pourrait être intéressée par ce trou noir record

Si la collision d'étoiles à neutrons a créé une étoile à neutrons plus massive, cet objet aurait été en rotation rapide et posséderait un immense champ magnétique. Dans cette situation, l'objet aurait éclaté avec une bulle puissante et en expansion de particules de haute énergie qui aurait, à son tour, généré des émissions de rayons X extrêmes. Mais selon les observations de Chandra, le signal des rayons X était des centaines de fois plus faible que prévu. Grâce à un simple processus d'élimination, cela signifie qu'il n'y a probablement pas du tout d'étoile à neutrons à rotation rapide, et il est plus probable qu'un trou noir se soit formé à la place.

« Nous avons peut-être répondu à l'une des questions les plus fondamentales sur cet événement fulgurant :qu'est-ce que cela a fait ? a déclaré le co-auteur Pawan Kumar de l'Université du Texas à Austin, dans un rapport. "Les astronomes ont longtemps soupçonné que les fusions d'étoiles à neutrons formeraient un trou noir et produiraient des rafales de rayonnement, mais il nous manquait un dossier solide jusqu'à présent."

Considérant que les plus petits trous noirs découverts à ce jour sont environ quatre à cinq fois la masse de notre soleil, ce trou noir nouvellement né est probablement un record en tant que plus petit trou noir connu. Et les astronomes ont assisté à sa naissance. Les observations se poursuivront et si le signal des rayons X continue de s'affaiblir au cours des prochains mois et années, la probabilité qu'il s'agisse d'un trou noir continuera de se renforcer.

Maintenant c'est intéressant

Ce fut le premier exemple d'« astronomie multi-messagers, " où le signal des ondes gravitationnelles et le signal électromagnétique (le GRB) ont été combinés pour étudier le même événement astronomique. C'est le Saint Graal de la science où l'on peut directement sonder la collision des étoiles à neutrons ET mesurer le GRB qu'elles ont produit, et c'est ce qui a rendu l'événement si important.