L'année dernière, la première détection d'ondes gravitationnelles liées à un sursaut gamma a déclenché une vaste campagne de suivi avec des télescopes terrestres et spatiaux pour étudier les suites de la fusion d'étoiles à neutrons qui a donné lieu à l'explosion. les observations XMM-Newton de l'ESA, obtenu quelques mois après la découverte, a saisi le moment où son émission de rayons X a cessé d'augmenter, ouvrant de nouvelles questions sur la nature de cette source particulière.

Ondes gravitationnelles, prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein en 1918, sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps causées par l'accélération d'objets massifs comme la collision de paires d'étoiles à neutrons ou de trous noirs.

Ces fluctuations, qui est resté insaisissable pendant un siècle après la prédiction, peuvent désormais être détectés à l'aide d'expériences géantes au sol telles que le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) aux États-Unis et l'interféromètre Virgo en Europe.

Après une détection d'ondes gravitationnelles, les scientifiques mobilisent un grand nombre d'installations astronomiques terrestres et spatiales pour rechercher une éventuelle contrepartie des ondes à travers le spectre électromagnétique et en apprendre davantage sur leur source.

Tous sauf un des six événements d'ondes gravitationnelles qui ont été observés depuis 2015 n'avaient aucune preuve d'une contrepartie électromagnétique, en accord avec le fait qu'ils proviennent de la fusion de trous noirs - un phénomène cosmique qui ne devrait pas libérer de lumière.

C'est pourquoi la première détection d'ondes gravitationnelles conjointement avec des rayons gamma, le 17 août 2017, a fait sensation dans le monde entier, le lancement d'une campagne d'observation impliquant des observatoires à travers le monde et dans l'espace pour suivre l'évolution de ce phénomène jamais vu auparavant.

Les satellites à rayons gamma INTEGRAL de l'ESA et Fermi de la NASA avaient détecté l'explosion seulement deux secondes après que ses ondes gravitationnelles aient traversé les détecteurs LIGO et Virgo, relier le sursaut gamma à la source des ondulations de l'espace-temps, causée par la coalescence de deux étoiles à neutrons - des restes denses qui se forment à la fin de la vie d'une étoile massive.

Les scientifiques ont ensuite recherché la rémanence de l'explosion créée par la fusion d'étoiles à neutrons, qu'ils s'attendaient à observer à des longueurs d'onde plus longues, des rayons X aux ondes radio. Alors que le signal optique a été reçu environ une demi-journée après la détection initiale, il a fallu pas moins de neuf jours pour les premières observations de cet objet en rayons X et ondes radio.

Le retard des rayons X et de la rémanence radio contient des informations sur la géométrie de l'explosion, suggérant qu'il aurait pu générer deux jets symétriques et collimatés, dont aucun, cependant, pointé vers la Terre.

Les observations aux rayons X ont été effectuées avec l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et d'autres télescopes spatiaux. Chandra a gardé un œil sur cette source au cours des mois suivants, enregistrant une tendance toujours croissante de sa luminosité aux rayons X.

En raison de contraintes d'observation, XMM-Newton n'a pas pu observer les conséquences de cet affrontement cosmique pendant les quatre premiers mois après sa première détection. Quand il l'a finalement fait, le 29 décembre 2017, la luminosité des rayons X semblait avoir cessé d'augmenter.

"Les observations XMM-Newton avaient un très bon timing, " explique Paolo D'Avanzo de l'INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Italie.

D'Avanzo est l'auteur principal de l'article présentant les résultats, publié ce mois-ci dans Astronomy &Astrophysics.

"En mesurant la même valeur vue par Chandra plus tôt ce mois-là, XMM-Newton a fourni la première preuve que la source avait atteint son pic de rayons X, et que son incessant éclaircissement s'était enfin arrêté, " ajoute-t-il. " Cela a été confirmé plus tard par une autre équipe de scientifiques qui continue de surveiller la source avec Chandra. "

Les scientifiques s'attendaient à ce que la luminosité des rayons X atteigne un pic après quelques mois, alors que la matière qui avait été éjectée et réchauffée par l'explosion décélérait lentement dans le milieu interstellaire environnant. La poursuite de l'évolution du système, cependant, pourrait encore réserver des surprises.

Si l'explosion a produit deux jets symétriques qui ne pointent pas vers la Terre, comme déduit des premières observations, sa production de rayons X diminuera rapidement.

Mais il existe une autre possibilité qui pourrait expliquer les données obtenues jusqu'à présent :l'explosion aurait également pu se produire sous la forme d'une « boule de feu » sphérique, sans jets, mais avec une énergie beaucoup plus faible. Dans ce cas, la luminosité des rayons X diminuerait à un rythme plus lent après le pic.

"Nous sommes impatients de voir comment cette source se comportera au cours des prochains mois, puisqu'il nous dira si nous regardons hors axe un sursaut gamma émis, comme on le pensait jusqu'à présent, ou témoin d'un autre phénomène, " dit D'Avanzo.

"Cette observation au bon moment par coïncidence nous rapproche un peu plus de la compréhension de la nature de cette source unique, " dit Norbert Schartel, Scientifique du projet XMM-Newton à l'ESA.

Dans ce que les scientifiques appellent une approche multi-messagers, les observations à travers le spectre électromagnétique sont essentielles pour étudier en profondeur cette source et des sources similaires d'ondes gravitationnelles qui seront découvertes dans les années à venir par LIGO et Virgo.

Les deux expériences d'ondes gravitationnelles recommenceront leurs observations, avec une sensibilité améliorée, début 2019, tandis que la future mission de l'ESA, LISA, l'antenne spatiale de l'interféromètre laser, qui observera des ondes gravitationnelles de plus basse fréquence depuis l'espace, est prévu pour un lancement en 2034.