En ce qui concerne les explosions les plus grandes et les plus brillantes observées dans l'Univers, Les astronomes de l'Université de Warwick ont ​​découvert qu'il faut deux étoiles pour produire un sursaut gamma.

De nouvelles recherches résolvent le mystère de la façon dont les étoiles tournent assez vite pour créer les conditions permettant de lancer un jet de matière hautement énergétique dans l'espace, et a découvert que les effets de marée comme ceux entre la Lune et la Terre sont la réponse.

La découverte, signalé dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , a été réalisé à l'aide de modèles simulés de milliers de systèmes d'étoiles binaires, C'est, systèmes solaires qui ont deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre.

Plus de la moitié de toutes les étoiles sont situées dans des systèmes stellaires binaires et cette nouvelle recherche a montré qu'elles doivent être dans des systèmes stellaires binaires pour que les explosions massives soient créées.

Un long sursaut gamma (GRB), le type examiné dans cette étude, se produit lorsqu'une étoile massive d'environ dix fois la taille de notre soleil devient une supernova, s'effondre dans une étoile à neutrons ou un trou noir et tire un jet relativiste de matière dans l'espace. Au lieu que l'étoile s'effondre radialement vers l'intérieur, il s'aplatit en un disque pour conserver le moment cinétique. Au fur et à mesure que le matériau tombe vers l'intérieur, ce moment cinétique le lance sous la forme d'un jet le long de l'axe polaire.

Mais pour former ce jet de matière, l'étoile doit tourner assez vite pour lancer de la matière le long de l'axe. Cela pose un problème car les étoiles perdent généralement très rapidement toute rotation qu'elles acquièrent. En modélisant le comportement de ces étoiles massives lors de leur effondrement, les chercheurs ont pu contraindre les facteurs qui provoquent la formation d'un jet.

Ils ont découvert que les effets des marées d'un voisin proche - le même effet que la Lune et la Terre verrouillées ensemble dans leur rotation - pourraient être responsables de la rotation de ces étoiles à la vitesse nécessaire pour créer un sursaut gamma.

Les sursauts gamma sont les événements les plus lumineux de l'Univers et sont observables depuis la Terre lorsque leur jet de matière est pointé directement sur nous. Cela signifie que nous ne voyons qu'environ 10 à 20 % des GRB dans notre ciel.

Auteur principal Ashley Chrimes, un doctorat étudiant au département de physique de l'Université de Warwick, a déclaré:"Nous prédisons quel type d'étoiles ou de systèmes produisent des sursauts gamma, qui sont les plus grandes explosions de l'Univers. Jusqu'à présent, il n'était pas clair de quel type d'étoiles ou de systèmes binaires vous avez besoin pour produire ce résultat.

"La question a été de savoir comment une étoile commence à tourner, ou conserve sa rotation dans le temps. Nous avons découvert que l'effet des marées d'une étoile sur son partenaire l'empêche de ralentir et, dans certains cas, il les fait tourner. Ils volent l'énergie de rotation de leur compagnon, ce qui a pour conséquence qu'ils s'éloignent alors davantage.

"Ce que nous avons déterminé, c'est que la majorité des étoiles tournent rapidement précisément parce qu'elles sont dans un système binaire."

L'étude utilise une collection de modèles d'évolution stellaire binaires créés par des chercheurs de l'Université de Warwick et le Dr J J Eldridge de l'Université d'Auckland. En utilisant une technique appelée synthèse de population binaire, les scientifiques sont capables de simuler ce mécanisme dans une population de milliers de systèmes stellaires et ainsi d'identifier les rares exemples où une explosion de ce type peut se produire.

Dr Elizabeth Stanway, du Département de physique de l'Université de Warwick, a déclaré:"Les scientifiques n'ont pas modélisé en détail l'évolution binaire dans le passé parce que c'est un calcul très complexe à faire. Ce travail a considéré un mécanisme physique au sein de ces modèles que nous n'avons pas examiné auparavant, cela suggère que les binaires peuvent produire suffisamment de GRB en utilisant cette méthode pour expliquer le nombre que nous observons.

"Il y a également eu un grand dilemme sur la métallicité des étoiles qui produisent des sursauts gamma. En tant qu'astronomes, nous mesurons la composition des étoiles et la voie dominante des sursauts gamma nécessite très peu d'atomes de fer ou d'autres éléments lourds dans l'atmosphère stellaire. Il y a eu une énigme sur la raison pour laquelle nous voyons une variété de compositions dans les étoiles produisant des sursauts gamma, et ce modèle offre une explication."

Ashley a ajouté :« Ce modèle nous permet de prédire à quoi ces systèmes devraient ressembler en termes d'observation en termes de température et de luminosité, et quelles seront probablement les propriétés du compagnon. Nous sommes maintenant intéressés à appliquer cette analyse pour explorer différents transitoires astrophysiques, tels que les rafales radio rapides, et peut potentiellement modéliser des événements plus rares tels que des trous noirs se transformant en étoiles."