Un instantané de la simulation de deux étoiles à neutrons fusionnées. Le rayonnement gamma est créé dans le brin gris qui traverse l'anneau rouge. Sous la forme du sablier bleu, de l'or peut se former. Crédit :Philipp Mösta et al.
Une équipe internationale d'astrophysiciens sous direction néerlandaise a démontré avec un modèle amélioré que les étoiles à neutrons en collision peuvent émettre des rayons gamma. Les anciens modèles ne l'avaient pas prédit et ont faibli depuis la fusion de deux étoiles à neutrons en 2017 qui ont libéré des rayons gamma. Les chercheurs publient leurs découvertes dans le Le Journal d'Astrophysique .
Les chercheurs, dirigé par Philipp Mösta (Université d'Amsterdam), ont fourni leur modèle de collision d'étoiles à neutrons avec plus de variables que jamais. Ils ont considéré, entre autres, la théorie de la relativité, lois sur les gaz, champs magnétiques, la physique nucléaire et les effets des neutrinos. Les chercheurs ont effectué leurs simulations sur le supercalculateur Blue Waters de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign (États-Unis) et sur le supercalculateur Frontera de l'Université du Texas, Austin (États-Unis).
Dans la simulation, un anneau est créé autour des étoiles à neutrons fusionnées à partir desquelles un mince brin de rayonnement gamma monte et descend. Ce rayonnement trouve alors son chemin comme un tourbillon le long des lignes de champ magnétique des étoiles fusionnées. Par ailleurs, un cône en forme de sablier monte et descend de l'anneau. C'est là que des éléments plus lourds tels que l'or se forment éventuellement. L'or est, comme les rayons gamma, observé dans la fusion des étoiles à neutrons en 2017 où une kilonova s'est formée.
Philipp Mösta (Université d'Amsterdam) a dirigé les nouvelles simulations :« Le rayonnement gamma est vraiment nouveau pour ce genre de simulations. Ce rayonnement n'était pas apparu dans les anciennes simulations. La production d'éléments lourds, comme l'or, avait déjà été simulé. Cependant, notre simulation montre que ces éléments lourds se déplacent beaucoup plus rapidement que prévu. Notre simulation est donc plus conforme à ce que les astronomes ont observé dans la fusion des étoiles à neutrons en 2017".
Les simulations ne visent pas seulement à expliquer les phénomènes observés autour de la fusion des étoiles à neutrons. Ils servent également à prédire de nouveaux phénomènes. Par exemple, les chercheurs souhaitent affiner et étendre leur modèle afin qu'il puisse également traiter les grandes étoiles qui explosent en supernova en fin de vie et la collision d'une étoile à neutrons avec un trou noir.
