Loin dans l’univers, il y a longtemps, un proto-magnétar est né. La naissance a été annoncée par un sursaut gamma (GRB), suivi d’une explosion d’émissions étranges. Les astronomes ont supposé un jour que des GRB comme celui-ci provenaient de la naissance de trous noirs. Cependant, les observations du nouvel objet par des astronomes en Angleterre montrent qu’il existe plus d’une façon de provoquer un GRB. Et, il y a plus d’un type de GRB.
L’équipe scientifique, dirigée par le Dr Nuria Jordana-Mitjans de l’Université de Bath, a étudié une large gamme de rayonnement électromagnétique provenant d’un objet appelé GRB 180618A. Il se trouve à la périphérie d’une galaxie à environ cinq milliards d’années-lumière de nous. L’objet a émis un “GRB de courte durée” suivi d’autres rafales rapides d’autres émissions qui se sont rapidement estompées. Le tout était déclenché par la collision de deux étoiles à neutrons. Cependant, au lieu de fusionner pour créer un trou noir, ils ont créé quelque chose de nouveau. C’était un reste d’étoile à neutrons, une étoile supramassive également connue sous le nom de proto-magnétar.
“Pour la première fois, nos observations mettent en évidence plusieurs signaux d’une étoile à neutrons survivante qui a vécu au moins un jour après la mort de l’étoile binaire à neutrons d’origine”, a-t-elle déclaré.
Conséquences des sursauts gamma
Un sursaut gamma accompagne toujours un événement assez spectaculaire. La plupart d’entre eux ne durent que peu de temps avant de disparaître. Ainsi, les astronomes sont dans une course contre la montre pour se concentrer sur l’éclatement et la rémanence avant qu’elle ne disparaisse. Toutes leurs observations donnent des indices sur ce qui a causé le GRB en premier lieu. Dans le cas de GRB 180618A, des observations rapides ont révélé des indices très intrigants.
La mécanique de ce sursaut gamma et de ses conséquences est intéressante. Cela a commencé avec les deux étoiles à neutrons «progénitrices» ultra-denses qui tournaient en spirale ensemble, se rapprochant de plus en plus. Finalement, ils sont entrés en collision. Quelques instants avant la collision, des ondes gravitationnelles se sont précipitées loin du site. Ensuite, la collision s’est produite et a déclenché le GRB. Ce qui restait après la fusion était le reste, un magnétar nouveau-né tournant rapidement. Son rayonnement a alimenté une nébuleuse chaude qui s’étendait très rapidement loin du site de fusion.
La naissance du reste d’étoile à neutrons supramassif a ouvert un tout nouveau champ d’étude pour les progéniteurs des sursauts gamma. “De telles découvertes sont importantes car elles confirment que les étoiles à neutrons naissantes peuvent alimenter certains GRB de courte durée et les émissions lumineuses à travers le spectre électromagnétique qui ont été détectées les accompagnant”, a déclaré le Dr Jordana-Mitjens.
Comprendre ce qui s’est passé
Les GRB de courte durée comme celui-ci sont intéressants mais pas complètement bien compris. Ce que les astronomes savent est intrigant. En règle générale, ils se produisent lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision. Cela produit une explosion en jet qui libère d’abord une énorme quantité de rayonnement gamma. Après cela, ce qui reste est généralement une sorte de débris.
Les émissions de GRB 180618A ont indiqué au Dr Jordana-Mitjans qu’un reste d’étoile à neutrons avait été créé lors de la fusion. La séquence d’émissions qui a suivi ne correspondait pas au plan de match de la plupart des GRB après l’explosion initiale. Bien sûr, celui-ci comprenait une rémanence de lumière optique. Mais, il a disparu après seulement 35 minutes. C’est assez rapide, comparé à certaines rémanences GRB qui s’estompent après des jours ou des semaines.
L’équipe a analysé les données plus en détail et a découvert que le matériau dégageant la rémanence se dilatait à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Au fur et à mesure qu’il se dilate, il se refroidit, ce qui pourrait expliquer pourquoi il n’est pas apparu trop longtemps. Mais la plus grande question était : qu’est-ce qui le poussait par derrière ? C’était le magnétar. Il a chauffé le matériau de l’accident qui restait après la collision de ses étoiles à neutrons progénitrices.
Et après?
Dans les études GRB, il est important d’attraper l’événement le plus tôt possible. C’est le seul moyen de comprendre ce qui en est la cause. Le flash GRB lui-même se produit très rapidement. Les astronomes doivent agir rapidement pour obtenir suffisamment de données à ce sujet et sur la rémanence. Pour donner une idée, tout peut arriver en quelques secondes ou minutes. Une fois que le site d’explosion est situé dans le ciel, d’autres télescopes peuvent intervenir et rechercher des signaux dans d’autres parties du spectre électromagnétique.
Heureusement, l’équipe qui a étudié le GRB 180618A a pu observer les conséquences immédiates du flash GRB. Leurs données proviennent de l’observatoire Neil Gehrels Swift, qui est réglé pour rechercher ces explosions de haute énergie. Selon le professeur Carole Mundell, co-auteur de l’étude et professeur d’astronomie extragalactique à Bath, le timing était presque parfait.
“Nous étions ravis de capter la toute première lumière optique de cette courte rafale de rayons gamma – quelque chose qui est encore largement impossible à faire sans utiliser un télescope robotique”, a-t-elle déclaré. «Mais lorsque nous avons analysé nos données exquises, nous avons été surpris de constater que nous ne pouvions pas l’expliquer avec le modèle standard de trou noir à effondrement rapide des GRB. Notre découverte ouvre un nouvel espoir pour les prochaines études du ciel avec des télescopes tels que le Rubin Observatory LSST avec lequel nous pourrions trouver des signaux de centaines de milliers d’étoiles à neutrons à longue durée de vie avant qu’elles ne s’effondrent pour devenir des trous noirs.
Il pourrait bien y avoir d’autres GRB de courte durée montrant des signaux similaires à ceux émis par le GRB 180618A, selon le Dr Jordana-Mitjens. “Cette découverte peut offrir une nouvelle façon de localiser les fusions d’étoiles à neutrons, et donc les émetteurs d’ondes gravitationnelles, lorsque nous recherchons des signaux dans le ciel”, a-t-elle déclaré.
Pour plus d’informations
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