Une équipe internationale dirigée par la Northwestern University se rapproche de la compréhension de l'objet mystérieusement brillant qui a éclaté dans le ciel du nord cet été.

Le 17 juin, les télescopes jumeaux de l'étude ATLAS à Hawaï ont découvert une anomalie d'une luminosité spectaculaire à 200 millions d'années-lumière dans la constellation d'Hercule. Surnommé AT2018cow ou "La vache, " l'objet s'enflamma rapidement, puis disparu presque aussi vite.

Après avoir combiné plusieurs sources d'imagerie, y compris les rayons X durs et les ondes radio, l'équipe multi-institutionnelle spécule maintenant que les télescopes ont capturé le moment exact où une étoile s'est effondrée pour former un objet compact, comme un trou noir ou une étoile à neutrons. Les débris stellaires, approcher et tourbillonner autour de l'horizon des événements de l'objet, causé la lueur remarquablement brillante.

Cet événement rare aidera les astronomes à mieux comprendre la physique en jeu dans les premiers instants de la création d'un trou noir ou d'une étoile à neutrons. "Nous pensons que 'The Cow' est la formation d'un trou noir ou d'une étoile à neutrons en accumulation, " a déclaré Raffaella Margutti de Northwestern, qui a dirigé la recherche. "Nous savons par la théorie que les trous noirs et les étoiles à neutrons se forment lorsqu'une étoile meurt, mais nous ne les avons jamais vus juste après leur naissance. Jamais."

Margutti présentera ses découvertes lors de la 233e réunion de l'American Astronomical Society le 10 janvier à Seattle. La recherche sera ensuite publiée dans le Journal d'astrophysique .

Margutti est professeure adjointe de physique et d'astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du CIERA (Centre d'exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique), un centre de recherche doté de Northwestern s'est concentré sur l'avancement des études d'astrophysique en mettant l'accent sur les connexions interdisciplinaires.

La vache curieuse

Après avoir été repéré pour la première fois, La vache a immédiatement suscité un intérêt international et a laissé les astronomes se gratter la tête. "Nous avons pensé que ce devait être une supernova, " a déclaré Margutti. " Mais ce que nous avons observé a remis en question nos notions actuelles de la mort stellaire. "

Pour un, l'anomalie était anormalement brillante - 10 à 100 fois plus brillante qu'une supernova typique. Il s'est également enflammé et a disparu beaucoup plus rapidement que les autres explosions d'étoiles connues, avec des particules volant à 30, 000 kilomètres par seconde (ou 10 pour cent de la vitesse de la lumière). En seulement 16 jours, l'objet avait déjà émis la plus grande partie de sa puissance. Dans un univers où certains phénomènes durent des millions et des milliards d'années, deux semaines équivaut à un clin d'œil.

"Nous avons tout de suite su que cette source passait de l'inactivité au pic de luminosité en quelques jours seulement, " a déclaré Margutti. " C'était assez pour exciter tout le monde parce que c'était si inhabituel et, selon les normes astronomiques, c'était tout près."

En utilisant l'accès de Northwestern aux installations d'observation du W.M. l'observatoire Keck à Hawaï et l'observatoire MMT en Arizona, ainsi que l'accès à distance au télescope SoAR au Chili, Margutti a regardé de plus près la composition de l'objet. Margutti et son équipe ont examiné la composition chimique de la vache, trouver des preuves claires d'hydrogène et d'hélium, qui excluait la fusion de modèles d'objets compacts, comme ceux qui produisent des ondes gravitationnelles.

Stratégie globale

Les astronomes ont traditionnellement étudié les morts stellaires dans la longueur d'onde optique, qui utilise des télescopes pour capturer la lumière visible. L'équipe de Margutti, d'autre part, utilise une approche plus globale. Son équipe a vu l'objet aux rayons X, les rayons X durs (qui sont 10 fois plus puissants que les rayons X normaux), ondes radio et rayons gamma. Cela leur a permis de continuer à étudier l'anomalie longtemps après que sa luminosité visible initiale s'est estompée.

Après qu'ATLAS ait repéré l'objet, L'équipe de Margutti a rapidement obtenu des observations de suivi de The Cow avec le réseau de télescopes spectroscopiques nucléaires de la NASA (NuSTAR) et les laboratoires de rayons X durs INTEGRAL, rayons X mous à XMM-Newton et antennes radio au Very Large Array vers The Cow.

Margutti attribue la nudité relative de The Cow au fait de potentiellement dévoiler ce mystère intergalactique. Bien que les étoiles puissent s'effondrer dans des trous noirs tout le temps, la grande quantité de matière autour des trous noirs nouvellement nés bloque la vision des astronomes. Heureusement, environ 10 fois moins d'éjectas tourbillonnaient autour de la vache par rapport à une explosion stellaire typique. Le manque de matériel a permis aux astronomes de scruter directement le "moteur central de l'objet, " qui s'est révélé être un trou noir probable ou une étoile à neutrons.

"Une" ampoule " était au fond de l'éjecta de l'explosion, " a déclaré Margutti. " Il aurait été difficile de voir cela dans une explosion stellaire normale. Mais la vache avait très peu de masse d'éjecta, ce qui nous a permis de visualiser directement le rayonnement du moteur central."

Voisin galactique

L'équipe de Margutti a également bénéficié de la proximité relative de l'étoile avec la Terre. Même s'il était niché dans la lointaine galaxie naine appelée CGCG 137-068, les astronomes considèrent que c'est "au coin de la rue".

" Deux cents millions d'années-lumière sont proches pour nous, d'ailleurs, " a déclaré Margutti. " C'est l'objet transitoire le plus proche de ce genre que nous ayons jamais trouvé. "

L'équipe de Margutti à Northwestern comprend l'étudiante diplômée Aprajita Hajela, stagiaires postdoctoraux Giacomo Terreran, Deanne Coppejans et Kate Alexander (qui est membre Hubble), et l'étudiant de première année Daniel Brethauer.

"Avoir l'opportunité de contribuer à quelque chose d'aussi avant-gardiste et international que comprendre AT2018cow en tant qu'étudiant de premier cycle est une expérience surréaliste, " A déclaré Brethauer. "Avoir aidé les experts du monde à comprendre ce qu'est AT2018cow, même de la plus petite des manières, était au-delà de mes attentes les plus folles au début de l'été et quelque chose dont je me souviendrai pour le reste de ma vie."