Pour la première fois, des astronomes ont observé en lumière visible un événement cosmique cataclysmique qui a généré des ondes gravitationnelles détectées sur Terre.

L'événement était la fusion de deux étoiles à neutrons dans une galaxie distante de 130 millions d'années-lumière. La fusion a entraîné une explosion de type supernova, dont la lumière a été observée pour la première fois par une équipe d'astronomes à l'observatoire de Las Campanas de la Carnegie Institution for Science, dans le nord du Chili.

La découverte révolutionnaire de la contrepartie visible d'un événement déclencheur d'ondes gravitationnelles marque le début d'une nouvelle ère dans laquelle les astronomes peuvent étudier les phénomènes cosmiques en utilisant à la fois des expériences d'ondes gravitationnelles et des télescopes traditionnels.

La découverte met également en lumière la nature des fusions d'étoiles à neutrons, et donne un aperçu de l'origine des éléments lourds tels que l'or et le platine, un aperçu qui est longtemps resté insaisissable.

L'équipe comprend Maria Drout, boursière Carnegie-Dunlap, avec des astronomes du Carnegie; l'Université de Californie, Santa Cruz; et d'autres établissements.

La détection des ondes gravitationnelles déclenche la recherche d'une contrepartie visible

Les scientifiques du Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO) et de l'expérience Virgo ont détecté les ondes gravitationnelles le 17 août. 2017. Ils ont déterminé que le signal était le résultat d'une fusion d'étoiles à neutrons binaires - une première, car toutes les détections précédentes étaient des fusions de trous noirs binaires.

Alors que les astronomes ne s'attendent pas à voir une contrepartie visible à une fusion de trous noirs binaires, ils le font lorsque deux étoiles à neutrons se rencontrent. Donc, lorsque les scientifiques de LIGO/Virgo ont réduit l'emplacement de l'événement à une partie du ciel austral de la taille de plus d'une centaine de pleines lunes, ils ont informé l'équipe d'astronomes et la recherche était en marche.

Mais, il faisait encore jour au Chili qui, pour Drout et ses collègues, signifiait une attente de dix heures jusqu'au coucher du soleil. Plus, quand le soleil se couche enfin, la zone de recherche approchait de l'horizon.

Selon Drout, "Nous savions que nous n'avions qu'environ une heure au début de la nuit pour trouver la source avant qu'elle ne se couche, nous avons donc dû agir vite."

Les astronomes ont commencé à enregistrer des images de galaxies dans la zone cible selon une stratégie de recherche minutieuse qu'ils avaient préparée au cours de la journée. Ils ont mis en œuvre trois télescopes à Las Campanas :le Swope et deux télescopes Magellan. Au fur et à mesure qu'ils obtenaient des images, les collaborateurs les ont comparés avec des images d'archives des mêmes galaxies.

Après avoir examiné les galaxies en neuf images, les membres de l'équipe ont échangé une courte série de messages :

"J'ai trouvé quelque chose

"!"

Les astronomes avaient trouvé ce qu'ils cherchaient :un objet en forme d'étoile, désigné SSS17a. Il était situé dans une galaxie identifiée comme NGC 4993 et ​​n'avait pas été visible dans les images d'archives.

Une autre confirmation est venue de l'analyse menée par Drout. Il a montré que les aspects de la luminosité de SSS17a ne ressemblaient à aucune des explosions précédemment observées par les astronomes. SSS17a était à peu près aussi brillant qu'une faible supernova, mais sa luminosité a diminué plus rapidement qu'une supernova typique, et elle est devenue plus rouge et plus froide à un rythme plus rapide qu'une supernova typique.

L'analyse de suivi a également soutenu la théorie selon laquelle la plupart des éléments lourds de l'Univers, comme l'or et le platine, ont été créés dans des fusions d'étoiles à neutrons et non dans des supernovae.

"Alors que nous avons suivi la lueur de l'explosion au cours des quelques semaines où elle était visible pendant une courte période chaque nuit, " dit Drout, "il a montré certaines caractéristiques clés d'être alimenté par la désintégration radioactive de ces éléments lourds."

Ceci suggère fortement que ces éléments lourds ont été synthétisés suite à la fusion, résoudre une question d'astrophysique vieille de plusieurs décennies sur la façon dont tous les éléments lourds de l'Univers ont été forgés.

"Et ce n'est que le début, " dit Drout. "Nous nous attendons à ce que LIGO et Virgo détectent des dizaines de fusions d'étoiles à neutrons au cours de la prochaine décennie. Nous entrons dans une nouvelle ère de l'astrophysique."

L'événement d'onde gravitationnelle détecté le 17 août 2017, est identifié comme GW170817, et est différent de l'événement de fusion de trous noirs détecté le 14 août, 2017, annoncé en septembre, et identifié comme GW170814.