Un puissant jet de matière à grande vitesse est représenté en bleu au centre de cette simulation informatique tridimensionnelle des instants suivant l'effondrement d'un système d'étoiles à neutrons binaires qui a formé un trou noir. Alors que le jet produit un rayonnement très brillant, seul un observateur en haut de la figure le verrait puisqu'il est dirigé le long du jet lui-même, comme le faisceau d'un phare ou d'un pointeur laser. Les travaux de l'astrophysicien théorique de l'OSU Davide Lazzati et de ses collaborateurs portent sur le halo de matière (en vert sur la figure) qui se dilate latéralement et donne lieu à un flash de rayons X plus faible mais discernable. On pense que c'est cette émission secondaire, visible de n'importe quelle direction, qui a été détectée simultanément à l'impulsion des ondes gravitationnelles et qui a permis la localisation de la source et son suivi depuis des dizaines de télescopes et de satellites à travers le monde. Figure de Lazzati et al. 2017, ApJ , 848, L6.
Plus d'un mois avant une détection révolutionnaire d'un sursaut court de rayons gamma - une découverte annoncée aujourd'hui - des scientifiques de l'Oregon State University ont prédit qu'une telle découverte se produirait.
Des scientifiques de collaborations américaines et européennes ont convergé vers le National Press Club à Washington, D.C., aujourd'hui pour dire qu'ils ont détecté un flash de rayons X/gamma qui a coïncidé avec une rafale d'ondes gravitationnelles, suivi de la lumière visible d'une nouvelle explosion cosmique appelée kilonova.
Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois en septembre 2015, et cela aussi était un événement marquant en physique et en astronomie; elle a confirmé l'une des principales prédictions de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein en 1915 et a remporté un prix Nobel pour les scientifiques qui les ont découvertes.
"Une détection simultanée de rayons gamma et d'ondes gravitationnelles au même endroit dans le ciel est une étape majeure dans notre compréhension de l'univers, " a déclaré Davide Lazzati, un astrophysicien théoricien à l'OSU College of Science. "Les rayons gamma permettent une localisation précise d'où viennent les ondes gravitationnelles, et les informations combinées des rayonnements gravitationnels et électromagnétiques permettent aux scientifiques de sonder le système d'étoiles à neutrons binaires qui est responsable de manières sans précédent. Nous pouvons dire des choses comme de quelle galaxie les vagues viennent, s'il y a d'autres étoiles à proximité, et si les ondes gravitationnelles sont suivies ou non d'un rayonnement visible après quelques heures ou quelques jours."
Collaborateurs de l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser, connu sous le nom de LIGO, et l'équipe Virgo de l'Observatoire européen de la gravitation le 17 août, 2017, ont détecté des ondes gravitationnelles - ondulations dans le tissu de l'espace-temps - produites par la coalescence de deux étoiles à neutrons.
Environ deux secondes plus tard, Le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA a détecté un bref éclair de rayons X et gamma au même endroit dans le ciel.
"Le transitoire de Fermi est supérieur à 1, 000 fois plus faible qu'un sursaut gamma court « normal » et présente les caractéristiques que nous avions prédites, " Lazzati a dit. "Aucune autre prédiction de tels éclairs n'avait été faite. Juste avec un stylo et du papier presque, nous pourrions dire hé, nous pourrions voir les éclats, même s'ils ne sont pas dans une configuration qui les rend évidents."
Le 6 juillet, L'équipe de théoriciens de Lazzati avait publié un article prédisant que, contrairement aux estimations antérieures de la communauté astrophysique, de courts sursauts gamma associés à l'émission gravitationnelle de la coalescence d'étoiles à neutrons binaires ont pu être détectés - que le sursaut gamma soit ou non pointé vers la Terre.
L'article est paru dans le journal Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .
"Les rayons X et gamma sont collimatés, comme la lumière d'un phare, et ne peut être facilement détecté que si le faisceau pointe vers la Terre, " Lazzati a dit. "Ondes gravitationnelles, d'autre part, sont presque isotropes et peuvent toujours être détectés. Nous avons soutenu que l'interaction du court jet de sursaut gamma avec son environnement crée une source d'émission secondaire appelée le cocon. Le cocon est beaucoup plus faible que le faisceau principal et est indétectable si le faisceau principal pointe vers nos instruments. Cependant, il pourrait être détecté pour des rafales proches dont le faisceau pointe loin de nous. »
Depuis la première découverte des ondes gravitationnelles, il y a eu trois autres détections confirmées, y compris celui d'août qui a été vu conjointement par des scientifiques des groupes LIGO et Virgo.
"Toutes les observations jusqu'à la dernière provenaient de la coalescence de systèmes binaires de trous noirs, " Lazzati a dit. " Bien que ces systèmes soient intéressants, ils sont sombres sous toute autre forme de rayonnement et peuvent être relativement peu compris par rapport aux systèmes d'étoiles à neutrons binaires.
"C'est un ensemble de circonstances vraiment chanceux pour un théoricien, où vous avez une théorie de travail à utiliser pour faire des prédictions et de nouveaux instruments tels que LIGO et Virgo mis en ligne pour les tester, " Lazzati a déclaré. "Les scientifiques ne font pas de prédictions parce que nous voulons avoir raison - nous faisons des prédictions parce que nous voulons les tester. Même si nous nous trompons, nous apprenons encore quelque chose - mais c'est beaucoup plus excitant d'avoir raison."
Le terme étoile à neutrons fait référence au noyau effondré gravitationnellement d'une grande étoile; les étoiles à neutrons sont les plus petites, étoiles les plus denses connues. Selon la Nasa, La matière des étoiles à neutrons est si serrée qu'une quantité de la taille d'un cube de sucre pèse plus d'un milliard de tonnes.
