Cette illustration représente une étoile en train de s'effondrer qui produit deux courts jets de rayons gamma. Juste avant un massif, l'étoile qui s'effondre explose en supernova, nous observons souvent un sursaut gamma (une brève explosion de rayonnement gamma) si les jets sont pointés vers la Terre. La plupart des sursauts gamma produits par des supernovas connus sont « longs » (plus de deux secondes), mais celui appelé GRB 200826 était « court » (ne dure que 0,6 seconde). Les astronomes pensent ceci, et éventuellement d'autres sursauts gamma courts produits par une supernova, est apparu court car les jets de rayons gamma ne sont pas assez puissants pour échapper complètement à l'étoile. Cela produirait des jets plus courts en longueur et en durée. Crédit :International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Les astronomes ont découvert le sursaut gamma (GRB) le plus court jamais causé par l'implosion d'une étoile massive. En utilisant l'Observatoire international Gemini, un programme du NOIRLab de la NSF, les astronomes ont identifié la cause de cette rafale de rayons gamma de 0,6 seconde comme une explosion de supernova dans une galaxie lointaine. Les GRB causés par les supernovae sont généralement plus de deux fois plus longs, ce qui suggère que certains GRB courts pourraient en fait être des imposteurs - des GRB produits par des supernovas déguisés.
Les sursauts gamma (GRB) sont parmi les événements les plus brillants et les plus énergétiques de l'univers, mais les scientifiques sont toujours en train de déterminer exactement ce qui cause ces événements éphémères. Les astronomes divisent les GRB en deux grandes catégories en fonction de leur durée. Les GRB courts prennent vie en moins de deux secondes et seraient causés par la fusion d'étoiles à neutrons binaires. Ceux qui durent plus longtemps sont classés comme GRB longs, et ont été associés à des explosions de supernova causées par les implosions d'étoiles massives. Cependant, la découverte récente du GRB le plus court jamais produit lors d'une supernova montre que les GRB ne rentrent pas parfaitement dans les boîtes que les astronomes ont créées pour eux.
"Cette découverte représente l'émission de rayons gamma la plus courte causée par une supernova lors de l'effondrement d'une étoile massive, " a commenté Tomás Ahumada, qui a dirigé cette recherche et est titulaire d'un doctorat. candidat à l'Université du Maryland et astronome au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Ça n'a duré que 0,6 seconde, et il se trouve à mi-chemin entre un sursaut gamma réussi et un échec."
L'équipe pense que ce GRB et certains autres GRB liés à la supernova semblent courts parce que les jets de rayons gamma qui émergent des pôles de l'étoile en train de s'effondrer ne sont pas assez puissants pour échapper complètement à l'étoile - presque incapable de produire un GRB - et que d'autres s'effondrent les étoiles ont des jets si faibles qu'elles ne produisent pas du tout de GRB.
Cette découverte pourrait aussi aider à expliquer un mystère astronomique. Les GRB longs sont associés à un type spécifique de supernova (appelé Type Ic-BL). Cependant, les astronomes observent beaucoup plus de ces supernovae que de longs GRB. Cette découverte du GRB le plus court associé à une supernova suggère que certains de ces GRB provoqués par une supernova se font passer pour des GRB courts qui auraient été créés par des fusions d'étoiles à neutrons, et ne sont donc pas comptés comme le type de supernova.
"Notre découverte suggère que, puisque nous observons beaucoup plus de ces supernovae que de longs sursauts gamma, la plupart des étoiles qui s'effondrent ne parviennent pas à produire un jet GRB qui traverse l'enveloppe extérieure de l'étoile qui s'effondre, " a expliqué Ahumada. " Nous pensons que cet événement était effectivement un échec, celui qui était sur le point de ne pas se produire du tout."
L'équipe a pu déterminer que ce GRB, identifié comme GRB 200826A, provenait d'une explosion de supernova grâce aux capacités d'imagerie du spectrographe multi-objets Gemini sur Gemini North à Hawai'i. Les chercheurs ont utilisé Gemini North pour obtenir des images de la galaxie hôte 28 du GRB, 45, et 80 jours après que le GRB a été détecté pour la première fois le 26 août 2020 par un réseau d'observatoires qui comprenait le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA. Les observations de Gemini ont permis à l'équipe de repérer l'augmentation révélatrice de l'énergie qui signifie une supernova, malgré la localisation de l'explosion dans une galaxie à 6,6 milliards d'années-lumière.
"C'était une entreprise compliquée car nous devions séparer la lumière d'une galaxie déjà faible de la lumière d'une supernova, ", a déclaré Ahumada. "Gemini est le seul télescope au sol qui peut faire des observations de suivi comme celle-ci avec un calendrier suffisamment flexible pour nous permettre de comprimer nos observations."
Ce résultat montre que classer les BSG uniquement en fonction de leur durée peut ne pas être la meilleure approche, et que des observations supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la cause d'un GRB.
"Nous cherchions à l'origine à fusionner des étoiles à neutrons, qui sont censés produire de courts sursauts gamma, " a ajouté Ahumada. " Une fois que nous avons découvert GRB 200826A, cependant, nous avons réalisé que ce sursaut était plus susceptible d'être causé par la supernova d'une étoile en train de s'effondrer, ce qui était une surprise."
"Les observatoires Gemini continuent d'apporter un nouvel éclairage sur la nature de ces incroyables explosions qui se produisent à travers l'univers lointain, " dit Martin Still, Chargé de programme Gemini chez NSF. "L'instrumentation dédiée qui sera utilisée au cours de la prochaine décennie maintiendra le leadership de Gemini dans le suivi de ces événements cosmiques impressionnants."
