Trois façons dont une kilonova peut mettre fin à la vie sur Terre

Dans les paroles de Hailé Perkinsdepuis Université de l’Illinois et auteur principal d’une étude qui vient d’être publiée dans arXiv“Nous avons découvert que si une fusion d’étoiles à neutrons se produisait à environ 36 années-lumière de la Terre, le rayonnement qui en résulterait pourrait provoquer un événement d’extinction.”

Pour arriver à ces conclusions, les auteurs ont analysé la fusion de deux étoiles à neutrons situées à 130 millions d’années-lumière, capturée en 2017 par le Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO).

explosions légères

Quand deux étoiles à neutrons entrent en collision, provoquant d’authentiques « explosions de lumière », émettant d’énormes quantités de rayonnement électromagnétique et provoquant des événements presque aussi violents que le supernovae. Les étoiles à neutrons sont les restes effondrés d’étoiles mortes, des étoiles qui ont consommé tout leur carburant et ne pouvaient plus résister à leur propre gravité, qui les comprimait au point qu’une simple cuillère à café du matériau dont elles sont constituées pèse autant qu’une montagne.

Lorsque deux de ces « cadavres d’étoiles » se rencontrent et fusionnent, ils génèrent non seulement des rayons gamma et une énorme quantité de rayons cosmiques (particules chargées se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière), mais créent également les seuls environnements connus du Univers suffisamment violent pour forger certains des éléments les plus lourds du tableau périodique, comme l’or, le platine ou l’uranium, quelque chose que même les étoiles ne sont pas capables de produire dans leurs fourneaux nucléaires internes enflammés.

Plus encore, le fusions d’étoiles à neutrons Ils font « résonner » l’espace lui-même, comme la peau d’un tambour après avoir été frappé, transmettant des ondes gravitationnelles qui se distinguent même à des milliards d’années-lumière. “Les étoiles à neutrons – explique Perkins – peuvent exister dans des systèmes binaires et, lorsqu’elles fusionnent, elles produisent un phénomène rare mais spectaculaire.”

Dans leur étude, Perkins et son équipe ont analysé le signal d’onde gravitationnelle GW 170817, provoqué par la fusion de deux étoiles à neutrons situées à 130 millions d’années-lumière et capturé par LIGO en 2017, ainsi que le sursaut gamma GRB 170817A associé à la même fusion. . Ils ont choisi précisément cet événement parce qu’il s’agit de la seule fusion d’étoiles à neutrons connue qui aurait pu être « vue » dans le rayonnement électromagnétique et en même temps « entendue » dans les ondes gravitationnelles. Un véritable trésor d’informations pour les scientifiques.

Menace 1 : les rayons gamma

Les rayons gamma générés par la fusion constituent sûrement la plus grande menace associée à ce type d’événement. En fait, ceci type de rayonnement Il transporte suffisamment d’énergie pour retirer les électrons des atomes, un processus appelé ionisation. Et ces explosions de rayonnements ionisants peuvent facilement détruire le La couche d’ozone sur Terrece qui amènerait notre planète à recevoir des doses mortelles de rayonnement ultraviolet du Soleil.

Perkins et ses collègues ont déterminé que les rayons gamma provenant des fusions d’étoiles à neutrons brûleraient tout être vivant se trouvant directement sur leur chemin à une distance d’environ 297 années-lumière. Heureusement, ces faisceaux, qui sont émis par des jets jumeaux de part et d’autre de la fusion, sont extrêmement étroits, et un « coup direct » serait nécessaire pour produire des effets aussi dramatiques. Mais il y a un autre problème.

Généralement, ces « jets » compacts de rayons gamma Ils sont entourés d’une sorte de halo de rayonnement gamma plus diffus, mais également capable de générer des dégâts jusqu’à environ 13 années-lumière. Autrement dit, même si le jet principal ne nous touchait pas, mais passait suffisamment près de la Terre pour nous laisser exposés à son halo, la couche d’ozone subirait de graves dommages qui, selon les scientifiques, mettraient environ quatre ans à se rétablir. En d’autres termes, même dans ce cas, la surface de la Terre serait exposée à des substances nocives. lumière ultraviolette du soleil pendant près d’une demi-décennie.

Menace 2 : rayons X

Bien que le rayonnement gamma constitue la plus grande menace après la fusion d’une étoile à neutrons, il existe un autre moyen de le prévenir. rayonnement ionisant, moins énergique mais plus durable. Lorsque les jets de rayons gamma générés par la fusion entrent en collision avec le milieu interstellaire (le gaz et la poussière autour des étoiles), de puissantes émissions de rayons X sont générées, appelées « lueurs » de rayons X. Ces émissions durent plus longtemps que les rayons gamma, mais ils sont également capables d’ioniser la couche d’ozone. Ce qui les rend également mortels pour nous.

Cependant, pour que cela nous affecte, il faudrait que la Terre soit beaucoup plus proche de la « lueur » que dans le cas des rayons gamma : à une distance de 16,3 années-lumière pour être exact. Mais il existe des menaces encore plus graves.

Menace 3 : les rayons cosmiques

Selon les auteurs de l’étude, l’effet le plus menaçant de la collision de deux étoiles à neutrons serait celui provoqué par le flux de particules chargées et hautement énergétiques, appelées rayons cosmiquesqui s’est propagée depuis l’épicentre de la fusion dans toutes les directions, sous la forme d’une bulle en expansion.

Si ces rayons cosmiques atteignaient la Terre, ils détruiraient, cette fois complètement, la couche d’ozone, nous laissant exposés aux rayons ultraviolets du Soleil pendant plusieurs milliers d’années. Quelque chose que les auteurs de l’étude qualifient d’« événement de niveau d’extinction » et qui se produirait si notre planète se trouvait à moins de 36 années-lumière de la fusion des deux étoiles à neutrons.

“La distance de sécurité spécifique et le composant le plus dangereux sont quelque peu incertains”, explique Perkins, “puisque de nombreux effets dépendent de propriétés telles que l’angle de vue de l’événement, l’énergie de l’explosion, la masse de matière éjectée et plus. . “Avec la combinaison des paramètres que nous avons sélectionnés, il semble que les rayons cosmiques seraient les plus menaçants.”

Événements rares

Heureusement pour nous, une fusion d’étoiles à neutrons n’arrive pas tous les jours. En fait, comme l’explique Perkins, ce sont des événements extrêmement rares, bien que très puissants. “Et ceci, combiné à la gamme relativement faible de létalité, signifie qu’une extinction provoquée par une fusion d’étoiles à neutrons binaires ne devrait pas inquiéter les habitants de la Terre.” Il suffit de penser que pour l’instant, parmi les centaines de milliards d’étoiles que compte notre galaxie, les scientifiques n’en ont trouvé qu’une seule possible. système progéniteur kilonovaCPD-29 2176, et se trouve à environ 11 400 années-lumière de la Terre.

En fait, poursuit le chercheur, “il existe plusieurs autres événements plus courants, tels que les éruptions solaires, les impacts d’astéroïdes et les explosions de supernova, qui sont plus susceptibles d’être nocifs”. Certains de ces événements se sont en effet déjà produits dans l’histoire de la Terre et ont été associés à des extinctions massives, comme ce fut le cas de l’astéroïde dont l’impact, il y a 66 millions d’années, a provoqué la disparition des dinosaures et 75 % des dinosaures. de toutes les formes de vie sur la planète.

La prochaine étape, explique Perkins, consiste à observer davantage de ces événements de collision d’étoiles à neutrons pour recueillir davantage de données : « Actuellement, nous n’avons qu’une seule détection confirmée d’une kilonova issue d’une fusion d’étoiles à neutrons binaires, donc toute observation supplémentaire limitera les inconnues.