Grâce aux radiotélescopes ALMA, la fusion entre deux étoiles a été enregistrée. L’événement a généré l’un des sursauts gamma les plus brillants et les plus énergétiques jamais observés.
Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)
Pour la première fois, l’explosion provoquée par la fusion entre une étoile à neutrons et une autre étoile a été enregistrée dans la longueur d’onde millimétrique, située au cœur d’un système binaire qui s’est effondré, libérant une énergie difficile à imaginer. Les scientifiques ont pu intercepter l’intense émission de lumière causée par la fusion, l’un des sursauts gamma de courte durée les plus brillants et les plus énergétiques jamais identifiés à ce jour. Les sursauts gamma ou GRB sont les explosions cosmiques les plus connues de l’homme ; il suffit de penser qu’en à peine 10 secondes elles sont capables de produire autant d’énergie que celle émise par le Soleil durant tout son cycle de vie, 10 milliards d’années. Si la Terre devait se trouver dans la « ligne de mire » d’un tel événement, elle serait littéralement pulvérisée.
Une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l’Université Radboud (Pays-Bas) et de l’Université Northwestern (États-Unis) a observé et décrit la fusion entre l’étoile à neutrons et une autre étoile, qui a collaboré étroitement avec des collègues du Département de physique et d’astronomie de l’Université de Utah, le Center for Space Plasma and Aeronomic Resea de l’Université de l’Alabama, le CSIRO Space and Astronomy – Australia Telescope National Facility, le Center for Multimessenger Astrophysic de l’Université d’État de Pennsylvanie et de nombreux autres instituts. Les scientifiques, coordonnés par le professeur Wen-fai Fong, professeur au Centre interdisciplinaire d’exploration et de recherche en astrophysique (CIERA) de l’Université d’Evanston, ont pu intercepter ce phénomène grâce à la puissance de l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA), un interféromètre radio très puissant situé dans le désert d’Atacama au Chili, basé sur un réseau dense de 66 radiotélescopes.
Le timelapse montrant la libération du sursaut gamma après la fusion
L’instrument, comme son nom l’indique, fonctionne dans les longueurs d’onde millimétriques et submillimétriques et a été le premier à intercepter la fusion d’une étoile à neutrons avec une autre dans ce domaine. Comme le précise un communiqué de presse de l’université de Northwestern, les flashs produits par les rayons gamma de courte durée ne durent qu’une fraction de seconde, un détail qui les rend extrêmement difficiles à intercepter. « Les scientifiques recherchent alors une lueur résiduelle, une émission de lumière provoquée par l’interaction des jets avec le gaz environnant », explique l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO), qui exploite l’ALMA. Même ces derniers sont difficiles à détecter ; il suffit de penser qu’à ce jour seule une poignée de GRB ont été interceptés dans les longueurs d’onde radio, alors que le dernier, appelé GRB 211106A, est le premier capté dans les longueurs d’onde millimétriques.
Selon les scientifiques, des fusions comme celle à l’origine de GRB 211106A sont responsables de la formation d’éléments plus lourds que le fer, comme l’or et le platine, qui sont projetés dans l’Univers et peuvent ensuite se retrouver dans les planètes, comme sur Terre. « Ces fusions se produisent en raison du rayonnement des ondes gravitationnelles qui retire de l’énergie de l’orbite des étoiles binaires, provoquant la spirale des étoiles les unes vers les autres », a déclaré le co-auteur de l’étude, Tanmoy Laskar. « L’explosion qui en résulte est accompagnée de jets se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Lorsque l’un de ces jets est pointé vers la Terre, nous voyons une brève impulsion de rayonnement gamma ou un GRB de courte durée », a ajouté le scientifique. Des chercheurs ont identifié GRB 211106A dans une galaxie très lointaine ; le phénomène s’est produit lorsque l’Univers avait moins de la moitié de son âge actuel. Les détails de la recherche « The First Short GRB Millimeter Afterglow: The Wide-Angled Jet of the Extremely Energetic SGRB 211106A » ont été téléchargés dans la base de données ArXiv, en attente de publication dans The Astrophysical Journal Letters (déjà accepté).