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Le plus grand radiotélescope du monde capture les suites lumineuses des collisions d’étoiles

Mercredi, les astronomes nous ont présenté une vidéo mystérieuse : des images ornées de taches vert citron évoluant régulièrement sur un fond sombre. Mais en plein centre de cet enregistrement, une tache n’est pas comme les autres. C’est la goutte de néon la plus brillante de toutes, et elle s’améliore à chaque image.

Ce que vous voyez est la preuve qu’il y a environ 20 milliards d’années, une étoile à neutrons ultrapuissante est entrée en collision avec une étoile plus faible, crachant un sursaut gamma explosif de courte durée, ondulant des ondes gravitationnelles à travers le cosmos et diffusant l’espace environnant avec une puissante rémanence. C’était une fusion fracassante qui s’est produite alors que l’univers n’avait que 40% de son âge actuel, et notre vue remarquable de son incident est une gracieuseté du plus grand radiotélescope du monde, le Atacama Large Millimeter/submillimeter Array situé au Chili.

Plus précisément, ALMA est une combinaison de 66 radiotélescopes répartis dans les Andes chiliennes à haute altitude. Et ils travaillent ensemble pour nous apporter des données sur le côté violent de notre univers.

“Les rémanences pour les courtes rafales sont très difficiles à trouver, c’était donc spectaculaire de voir cet événement briller si fort”, a déclaré Wen-fai Fong, astronome à l’Université Northwestern et chercheur principal du programme ALMA, dans un communiqué. “Cette découverte surprenante ouvre un nouveau domaine d’étude, car elle nous motive à en observer beaucoup plus avec ALMA et d’autres réseaux de télescopes à l’avenir.”

La toute première vidéo accélérée de la rémanence d’un court sursaut gamma capturée dans des longueurs d’onde millimétriques par ALMA

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Laskar (Utah), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Les détails des découvertes de Fong et de ses collègues chercheurs seront bientôt publiés dans un prochain numéro de The Astrophysical Journal Letters. Pour l’instant, une prépublication est disponible sur arXiv.

Une force de la nature incompréhensible

Les sursauts gamma de courte durée, comme celui-ci officiellement surnommé GRB 211106A, sont parmi les explosions les plus intenses et les plus puissantes connues de la science. Mais contrairement à ceux qui vivent plus longtemps, ils sont restés un mystère en raison de leur nature éphémère, jusqu’en 2005, lorsque l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a collecté des données sur un pour la première fois.

En quelques secondes, ces jaillissements cosmiques peuvent émettre plus d’énergie que notre soleil n’en émettra dans son entier durée de vie. Bien qu’une telle extrémité ait du sens pour eux, car ces phénomènes proviennent de collisions d’étoiles binaires qui impliquent au moins une étoile à neutrons, une boule de gaz hyperdense qui rivalise même avec les trous noirs dans la monstruosité gravitationnelle.

Juste un cuillère à soupe d’étoile à neutrons équivaudrait à quelque chose comme le poids du mont Everest.

Un alambic de deux étoiles à neutrons sur le point de fusionner. Remplacez-en une par une étoile normale et vous imaginez peut-être ce qui s’est passé il y a longtemps avec les sujets cosmiques de cette nouvelle étude.

Centre de vol spatial Goddard / Laboratoire CI de la NASA

“Ces fusions se produisent à cause du rayonnement des ondes gravitationnelles qui enlève de l’énergie de l’orbite des étoiles binaires, provoquant la spirale des étoiles les unes vers les autres”, a déclaré Tanmoy Laskar, auteur principal de l’étude et astronome à l’Université Radboud, dans un communiqué. . “L’explosion qui en résulte est accompagnée de jets se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Lorsqu’un de ces jets est pointé vers la Terre, nous observons une courte impulsion de rayonnement gamma ou un GRB de courte durée.”

C’est le blip vert vif que nous voyons dans l’enregistrement de la récente rafale.

L’expertise ALMA

Le fait que l’équipe de l’étude ait utilisé ALMA pour localiser ce sursaut particulier marque la toute première fois qu’un tel événement a été capturé dans des longueurs d’onde millimétriques, la spécialité de l’oscilloscope chilien.

Bien que cette collision dramatique ait déjà été étudiée avec le télescope spatial Hubble de la NASA, elle n’a été vue que sous le couvert de longueurs d’onde de lumière optique et infrarouge. Avec ces longueurs d’onde, Hubble ne pouvait essentiellement estimer que les informations sur la galaxie lointaine dans laquelle cette fusion s’est produite, mais pas trop sur la rémanence qui a suivi. Même si le télescope spatial révolutionnaire James Webb de l’agence se lance un jour dans une mission d’enquête sur le GRB 21106A, il sera également limité aux longueurs d’onde de la lumière infrarouge, mais sur un spectre beaucoup plus large.

ALMA, d’autre part, pouvait voir quelque chose de différent de ce que Hubble faisait avec ses longueurs d’onde millimétriques – il a en effet capturé la rémanence de GRB 21106A. Et après quelques délibérations, l’équipe de la nouvelle étude a reconnu que la rémanence de ce court sursaut gamma est parmi les plus luminescentes jamais vues.

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Cette vue montre plusieurs des antennes ALMA et des régions centrales de la Voie lactée ci-dessus.

ESO/B. Tafresh

“Ce qui rend le GRB 211106A si spécial, c’est non seulement le premier GRB de courte durée que nous avons détecté dans cette longueur d’onde, mais aussi, grâce à la détection millimétrique et radio, nous avons pu mesurer l’angle d’ouverture du jet”, Rouco Escorial, étude co-auteur et astronome de la Northwestern University, a déclaré dans un communiqué.

En fin de compte, de telles informations pourraient s’avérer essentielles pour déduire les taux de tels GRB dans notre univers et les comparer aux taux de fusions d’étoiles à double neutrons et peut-être même de fusions de trous noirs.

“ALMA brise le terrain de jeu en termes de capacités aux longueurs d’onde millimétriques et nous a permis de voir pour la première fois l’univers faible et dynamique dans ce type de lumière”, a déclaré Fong. “Après une décennie d’observation de courts GRB, il est vraiment étonnant de constater la puissance de l’utilisation de ces nouvelles technologies pour déballer des cadeaux surprises de l’univers.”

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