Des chercheurs de l'Oregon State University ont confirmé que l'union, l'automne dernier, de deux étoiles à neutrons avait en fait provoqué un court sursaut gamma.

Les résultats, publié aujourd'hui dans Lettres d'examen physique , représentent une étape clé dans la compréhension des astrophysiciens de la relation entre les fusions d'étoiles à neutrons binaires, les ondes gravitationnelles et les sursauts gamma courts.

Communément abrégé en GRB, Les sursauts gamma sont des faisceaux étroits d'ondes électromagnétiques des longueurs d'onde les plus courtes du spectre électromagnétique. Les GRB sont les événements électromagnétiques les plus puissants de l'univers, se produisant à des milliards d'années-lumière de la Terre et capable de libérer autant d'énergie en quelques secondes que le soleil le fera au cours de sa vie.

Les GRB se divisent en deux catégories, longue durée et courte durée. Les GRB longs sont associés à la mort d'une étoile massive car son noyau devient un trou noir et peut durer de quelques secondes à plusieurs minutes.

Les GRB courts avaient été soupçonnés de provenir de la fusion de deux étoiles à neutrons, ce qui se traduit également par un nouveau trou noir, un endroit où l'attraction gravitationnelle de la matière super dense est si forte que même la lumière ne peut s'échapper. Jusqu'à 2 secondes est le laps de temps d'un GRB court.

Le terme étoile à neutrons fait référence au noyau effondré gravitationnellement d'une grande étoile; les étoiles à neutrons sont les plus petites, étoiles les plus denses connues. Selon la Nasa, La matière des étoiles à neutrons est si serrée qu'une quantité de la taille d'un cube de sucre pèse plus d'un milliard de tonnes.

En novembre 2017, des scientifiques de collaborations américaines et européennes ont annoncé avoir détecté un flash de rayons X/rayons gamma qui coïncidait avec une explosion d'ondes gravitationnelles, suivi de la lumière visible d'une nouvelle explosion cosmique appelée kilonova.

Ondes gravitationnelles, une ondulation dans le tissu de l'espace-temps, ont été détectés pour la première fois en septembre 2015, un événement marquant en physique et en astronomie qui a confirmé l'une des principales prédictions de la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein en 1915.

"Une détection simultanée de rayons gamma et d'ondes gravitationnelles au même endroit dans le ciel a été une étape majeure dans notre compréhension de l'univers, " a déclaré Davide Lazzati, un astrophysicien théoricien à l'OSU College of Science. "Les rayons gamma ont permis une localisation précise d'où venaient les ondes gravitationnelles, et les informations combinées des rayonnements gravitationnels et électromagnétiques permettent aux scientifiques de sonder le système stellaire à neutrons binaires qui est responsable de manière sans précédent. »

Avant les dernières recherches de Lazzati, cependant, la question était ouverte de savoir si les ondes électromagnétiques détectées étaient "un court sursaut de rayons gamma, ou juste une courte rafale de rayons gamma, ce dernier étant différent, phénomène plus faible.

A l'été 2017, L'équipe de théoriciens de Lazzati avait publié un article prédisant que, contrairement aux estimations antérieures de la communauté astrophysique, de courts sursauts gamma associés à l'émission gravitationnelle de la coalescence d'étoiles à neutrons binaires pourraient être observés même si le sursaut gamma ne pointait pas directement vers la Terre.

"Les rayons X et gamma sont collimatés, comme la lumière d'un phare, et ne peut être facilement détecté que si le faisceau pointe vers la Terre, " Lazzati a dit. "Ondes gravitationnelles, d'autre part, sont presque isotropes et peuvent toujours être détectés."

Isotrope fait référence à une transmission uniforme dans toutes les directions.

"Nous avons soutenu que l'interaction du court jet de sursaut de rayons gamma avec son environnement crée une source secondaire d'émission appelée le cocon, " Lazzati a déclaré. "Le cocon est beaucoup plus faible que le faisceau principal et est indétectable si le faisceau principal pointe vers nos instruments. Cependant, il pourrait être détecté pour des rafales proches dont le faisceau pointe loin de nous. »

Dans les mois qui ont suivi la détection des ondes gravitationnelles de novembre 2017, les astronomes ont continué à observer l'emplacement d'où provenaient les ondes gravitationnelles.

« Davantage de rayonnement est venu après l'explosion des rayons gamma :les ondes radio et les rayons X, " Lazzati a déclaré. "C'était différent de la courte rémanence GRB typique. Habituellement, il y a une courte rafale, une impulsion lumineuse, rayonnement X lumineux, puis il se dégrade avec le temps. Celui-ci avait une faible impulsion de rayons gamma, et la rémanence était faible, s'éclaircit très vite, continuait à s'éclaircir, puis éteint."

"Mais ce comportement est attendu lorsque vous le voyez à partir d'un point d'observation hors axe, quand tu ne regardes pas le canon du jet, " dit-il. " L'observation est exactement le comportement que nous avons prédit. Nous n'avons pas vu l'arme du crime, nous n'avons pas d'aveux, mais les preuves circonstancielles sont accablantes. Cela fait exactement ce que nous attendions d'un jet hors axe et est une preuve convaincante que les fusions d'étoiles à neutrons binaires et les sursauts gamma courts sont en effet liés les uns aux autres. »