Pour la première fois, les astronomes ont peut-être repéré la rémanence d’un événement cosmique épique connu sous le nom de “kilonova”.
Les kilonovas sont d’immenses explosions causées par des étoiles à neutrons qui se heurtent les unes aux autres, envoyant un jet intense de particules à haute énergie dans l’espace.
Ils produisent un flash lumineux de lumière radioactive qui produit de grandes quantités d’éléments importants comme l’argent, l’or, le platine et l’uranium.
Les chercheurs pensent avoir détecté une “rémanence” d’un événement kilonova de 2017, sous la forme de rayons X capturés par l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA.
Dans la représentation de cet artiste, la fusion de deux étoiles à neutrons pour former un trou noir (caché dans un renflement lumineux au centre de l’image) génère des jets de matière opposés à haute énergie (bleu) qui chauffent la matière autour des étoiles, la faisant émettre X -rayons (nuages rougeâtres). Des rayons X pourraient également être produits lors de collisions violentes lorsque le matériau tombe dans le trou noir (disque jaune doré autour du renflement central)
La nouvelle étude a été dirigée par des experts du Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA) de Northwestern à Evanston, dans l’Illinois.
“Nous sommes entrés ici en territoire inexploré en étudiant les conséquences d’une fusion d’étoiles à neutrons”, a déclaré Aprajita Hajela de Northwestern, qui a dirigé l’étude.
«Nous regardons quelque chose de nouveau et d’extraordinaire pour la toute première fois. Cela nous donne l’occasion d’étudier et de comprendre de nouveaux processus physiques, qui n’ont jamais été observés auparavant.
Les étoiles à neutrons – les noyaux effondrés d’étoiles géantes – ont un très petit rayon (généralement 18,6 miles ou 30 km) et une densité très élevée, composées principalement de neutrons étroitement entassés. Ils font partie des objets les plus denses de l’univers.
Lorsque deux étoiles à neutrons gravitent autour l’une de l’autre, elles tournent progressivement vers l’intérieur en raison du rayonnement gravitationnel, presque comme deux pièces de monnaie qui se rapprochent de plus en plus lorsqu’elles atteignent le centre d’une pièce de monnaie caritative.
Lorsque les deux étoiles à neutrons se rencontrent, leur fusion conduit à la formation soit d’une étoile à neutrons plus massive, soit d’un trou noir, selon la masse.
Une kilonova est essentiellement l’explosion qui se produit à partir de l’événement de fusion, qui est 1 000 fois plus brillante qu’une nova classique.
Vue d’artiste d’étoiles à neutrons fusionnant, produisant des ondes gravitationnelles et résultant en une kilonova
En 2017, des scientifiques ont détecté la fusion de deux étoiles à neutrons dans une galaxie nommée NGC 4993, grâce à un signal d’onde gravitationnelle appelé GW170817.
Dans ce cas, un jet étroit et hors axe de particules à haute énergie a accompagné l’événement de fusion GW170817.
Maintenant, trois ans et demi après la fusion, le jet s’est évanoui, révélant une nouvelle source de rayons X mystérieux.
En tant que principale explication de la nouvelle source de rayons X, les astrophysiciens pensent que l’expansion des débris de la fusion a généré un choc – similaire au bang sonique d’un avion supersonique.
Ce choc a ensuite chauffé les matériaux environnants, ce qui a généré des émissions de rayons X, connues sous le nom de rémanence de kilonova.
Une autre explication est que des matériaux tombant vers un trou noir – formé à la suite de la fusion d’étoiles à neutrons – ont causé les rayons X. L’un ou l’autre scénario serait une première dans le domaine.
Pour faire la distinction entre les deux explications, les astronomes continueront de surveiller GW170817 en rayons X et en ondes radio.
S’il s’agit d’une rémanence de kilonova, les émissions de rayons X et de radio devraient devenir plus lumineuses au cours des prochains mois ou années.
Mais s’il s’agit de matière tombant sur un trou noir nouvellement formé, alors la sortie de rayons X devrait rester stable ou décliner rapidement, et aucune émission radio ne sera détectée au fil du temps.
Représentation artistique du télescope spatial Chandra X-ray Observatory, avec Uranus visible en arrière-plan
“Une étude plus approfondie de GW170817 pourrait avoir des implications considérables”, a déclaré la co-auteure de l’étude, Kate Alexander, boursière postdoctorale CIERA à Northwestern.
«La détection d’une rémanence de kilonova impliquerait que la fusion n’a pas immédiatement produit un trou noir.
“Alternativement, cet objet peut offrir aux astronomes une chance d’étudier comment la matière tombe sur un trou noir quelques années après sa naissance.”
L’étude a été publiée dans The Astrophysical Journal Letters.
