Le 17 août, 2017, les scientifiques sont entrés dans l'histoire avec la première observation directe d'une fusion entre deux étoiles à neutrons. Ce fut le premier événement cosmique détecté à la fois dans les ondes gravitationnelles et dans tout le spectre de la lumière, des rayons gamma aux émissions radio.

L'impact a également créé une kilonova, une explosion à turbocompresseur qui a instantanément forgé l'équivalent de plusieurs centaines de planètes en or et en platine. Les observations ont fourni la première preuve convaincante que les kilonovae produisent de grandes quantités de métaux lourds, une découverte longtemps prédite par la théorie. Les astronomes soupçonnent que tout l'or et le platine sur Terre se sont formés à la suite d'anciennes kilonovae créées lors de collisions d'étoiles à neutrons.

Sur la base des données de l'événement 2017, repéré pour la première fois par le Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), les astronomes ont commencé à ajuster leurs hypothèses sur la façon dont une kilonova devrait apparaître aux observateurs terrestres. Une équipe dirigée par Eleonora Troja, chercheur associé au département d'astronomie de l'Université du Maryland, a réexaminé les données d'un sursaut gamma repéré en août 2016 et a trouvé de nouvelles preuves d'une kilonova qui est passée inaperçue lors des premières observations.

L'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a commencé à suivre l'événement de 2016, nommé GRB160821B, minutes après sa détection. La capture précoce a permis à l'équipe de recherche de recueillir de nouvelles informations qui manquaient aux observations de kilonova de l'événement LIGO, qui n'a commencé que près de 12 heures après la première collision. Troja et ses collègues ont rapporté ces nouvelles découvertes dans le journal Avis mensuels de la Royal Astronomical Society le 27 août, 2019.

"L'événement de 2016 était très excitant au début. Il était proche et visible avec tous les grands télescopes, dont le télescope spatial Hubble de la NASA. Mais cela ne correspondait pas à nos prévisions :nous nous attendions à voir l'émission infrarouge devenir de plus en plus lumineuse sur plusieurs semaines, " dit Troja, qui a également un rendez-vous au Goddard Space Flight Center de la NASA. « Dix jours après l'événement, il ne restait pratiquement aucun signal. Nous étions tous tellement déçus. Puis, un an plus tard, l'événement LIGO s'est produit. Nous avons examiné nos anciennes données avec un œil neuf et avons réalisé que nous avions effectivement attrapé une kilonova en 2016. C'était une correspondance presque parfaite. Les données infrarouges pour les deux événements ont des luminosités similaires et exactement la même échelle de temps."

Les similitudes entre les deux événements suggèrent que la kilonova de 2016 résulte également de la fusion de deux étoiles à neutrons. Kilonovae peut également résulter de la fusion d'un trou noir et d'une étoile à neutrons, mais on ne sait pas si un tel événement donnerait une signature différente aux rayons X, infrarouge, observations radio et optiques lumineuses.

Selon Troja, les informations recueillies sur l'événement de 2016 ne contiennent pas autant de détails que les observations de l'événement LIGO. Mais la couverture de ces premières heures, absentes de l'enregistrement de l'événement LIGO, a révélé de nouvelles informations importantes sur les premiers stades d'une kilonova. Par exemple, l'équipe a eu un premier aperçu du nouvel objet qui est resté après la collision, qui n'était pas visible dans les données d'événement LIGO.

"Le reste pourrait être un hautement magnétisé, étoile à neutrons hypermassive connue sous le nom de magnétar, qui a survécu à la collision puis s'est effondré dans un trou noir, " a déclaré Geoffrey Ryan, un boursier postdoctoral du prix Joint Space-Science Institute (JSI) du département d'astronomie de l'UMD et co-auteur du document de recherche. "C'est intéressant, car la théorie suggère qu'un magnétar devrait ralentir voire arrêter la production de métaux lourds, qui est la source ultime de la signature lumineuse infrarouge d'une kilonova. Notre analyse suggère que les métaux lourds sont en quelque sorte capables d'échapper à l'influence de l'extinction de l'objet résiduel."

Troja et ses collègues prévoient d'appliquer les leçons apprises pour réévaluer les événements passés, tout en améliorant leur approche des observations futures. Un certain nombre d'événements candidats ont été identifiés avec des observations de lumière optique, mais Troja s'intéresse davantage aux événements avec une forte signature lumineuse infrarouge, l'indicateur révélateur de la production de métaux lourds.

"Le signal infrarouge très brillant de cet événement en fait sans doute la kilonova la plus claire que nous ayons observée dans l'univers lointain, " a déclaré Troja. "Je suis très intéressé par la façon dont les propriétés de la kilonova changent avec différents progéniteurs et restes finaux. Au fur et à mesure que nous observons ces événements, nous pouvons apprendre qu'il existe de nombreux types de kilonovae tous dans la même famille, comme c'est le cas avec les nombreux types différents de supernovae. C'est tellement excitant de façonner nos connaissances en temps réel."