La chance et un équipement scientifique de pointe ont permis aux scientifiques d'observer un jet Gamma Ray Burst avec un radiotélescope et de détecter la polarisation des ondes radio à l'intérieur pour la première fois, nous rapprochant ainsi de la compréhension des causes des explosions les plus puissantes de l'univers. .

Les rafales de rayons gamma (GRB) sont les explosions les plus énergétiques de l'univers, diffusant de puissants jets qui voyagent dans l'espace à plus de 99,9% de la vitesse de la lumière, comme une étoile beaucoup plus massive que notre soleil s'effondre en fin de vie pour produire un trou noir.

L'étude de la lumière des jets Gamma Ray Burst alors que nous la détectons voyageant dans l'espace est notre meilleur espoir de comprendre comment ces jets puissants se forment, mais les scientifiques doivent être rapides pour mettre leurs télescopes en place et obtenir les meilleures données. La détection d'ondes radio polarisées à partir d'un jet de rafale, rendu possible par une nouvelle génération de radiotélescopes avancés, offre de nouveaux indices sur ce mystère.

La lumière de cet événement particulier, connu sous le nom de GRB 190114C, qui a explosé avec la force de millions de soleils de TNT il y a environ 4,5 milliards d'années, atteint l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA le 14 janvier 2019.

Une alerte rapide de Swift a permis à l'équipe de recherche de diriger le télescope Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA) au Chili pour observer le sursaut deux heures seulement après sa découverte par Swift. Deux heures plus tard, l'équipe a pu observer le GRB depuis le télescope Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) lorsqu'il est devenu visible au Nouveau-Mexique, ETATS-UNIS.

La combinaison des mesures de ces observatoires a permis à l'équipe de recherche de déterminer la structure des champs magnétiques dans le jet lui-même, ce qui affecte la façon dont la lumière radio est polarisée. Les théories prédisent différents arrangements de champs magnétiques dans le jet en fonction de l'origine des champs, la capture de données radio a donc permis aux chercheurs de tester ces théories avec des observations de télescopes pour la première fois.

L'équipe de recherche, de l'Université de Bath, Université du nord-ouest, l'Université ouverte d'Israël, Université de Harvard, Université d'État de Californie à Sacramento, l'Institut Max Planck de Garching, et Liverpool John Moores University a découvert que seulement 0,8% de la lumière du jet était polarisée, ce qui signifie que le champ magnétique du jet n'était ordonné que sur des zones relativement petites, chacune inférieure à environ 1% du diamètre du jet. Des plaques plus grandes auraient produit une lumière plus polarisée.

Ces mesures suggèrent que les champs magnétiques peuvent jouer un rôle structurel moins important dans les jets GRB qu'on ne le pensait auparavant.

Cela nous aide à affiner les explications possibles pour ce qui cause et alimente ces explosions extraordinaires. L'étude est publiée dans Lettres de revues astrophysiques .

Premier auteur Dr Tanmoy Laskar, du groupe d'astrophysique de l'Université de Bath, a déclaré:"Nous voulons comprendre pourquoi certaines étoiles produisent ces jets extraordinaires lorsqu'elles meurent, et le mécanisme par lequel ces jets sont alimentés - les sorties les plus rapides connues dans l'univers, se déplaçant à des vitesses proches de celle de la lumière et brillant avec l'incroyable luminosité de plus d'un milliard de soleils combinés.

"J'étais dans un taxi sur le chemin de l'aéroport O'Hare à Chicago, suite à une visite avec des collaborateurs lors de l'explosion. L'extrême luminosité de cet événement et le fait qu'il était visible au Chili tout de suite en ont fait une cible de choix pour notre étude, et j'ai donc immédiatement contacté ALMA pour dire que nous allions observer celui-ci, dans l'espoir de détecter le premier signal de polarisation radio.

« C'était par hasard que la cible était bien placée dans le ciel pour les observations à la fois avec ALMA au Chili et le VLA au Nouveau-Mexique. Les deux installations ont répondu rapidement et la météo était excellente. Nous avons ensuite passé deux mois dans un processus minutieux pour nous assurer que notre la mesure était authentique et exempte d'effets instrumentaux. et c'était excitant.

Dr Kate Alexander, qui a dirigé les observations VLA, a déclaré:"Les données de fréquence inférieure du VLA ont aidé à confirmer que nous voyions la lumière du jet lui-même, plutôt que de l'interaction du jet avec son environnement."

Le Dr Laskar a ajouté :"Cette mesure ouvre une nouvelle fenêtre sur la science GRB et les études des jets astrophysiques énergétiques. Nous aimerions comprendre si le faible niveau de polarisation mesuré dans cet événement est caractéristique de tous les GRB, et si oui, what this could tell us about the magnetic structures in GRB jets and the role of magnetic fields in powering jets throughout the universe."

Professor Carole Mundell, Head of Astrophysics at the University of Bath, added:"The exquisite sensitivity of ALMA and rapid response of the telescopes has, pour la première fois, allowed us to swiftly and accurately measure the degree of polarisation of microwaves from a GRB afterglow just two hours after the blast and probe the magnetic fields that are thought to drive these powerful, ultrafast outflows."

The research team plans to hunt for more GRBs to continue to unravel the mysteries of the biggest explosions in the universe.

The study "ALMA detection of a linearly polarized reverse shock in GRB 190114C" is published in Lettres de revues astrophysiques .