03 août 2022 (Actualités Nanowerk) Les scientifiques utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) — un observatoire international coopéré avec l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) de la National Science Foundation des États-Unis — ont enregistré pour la première fois la lumière d'une longueur d'onde millimétrique provenant d'une explosion enflammée provoquée par la fusion d'une étoile à neutrons avec une autre étoile. L’équipe a également confirmé que cet éclair de lumière était l’un des sursauts gamma de courte durée les plus énergétiques jamais observés, laissant derrière lui l’une des rémanences les plus lumineuses jamais enregistrées. Les résultats de la recherche seront publiés dans Les lettres du journal astrophysique (« La première rémanence millimétrique GRB courte : le jet grand angle du SGRB 211106A extrêmement énergique »). Dans une première en radioastronomie, des scientifiques ont détecté une lumière de longueur d'onde millimétrique provenant d'un sursaut gamma de courte durée. Cette conception d'artiste montre la fusion entre une étoile à neutrons et une autre étoile (vue comme un disque, en bas à gauche) qui a provoqué une explosion résultant en un sursaut gamma de courte durée, GRB 211106A (jet blanc, au milieu), et a laissé derrière elle ce qui les scientifiques savent désormais qu'il s'agit de l'une des rémanences les plus lumineuses jamais enregistrées (onde de choc semi-sphérique au milieu à droite). Alors que la poussière de la galaxie hôte masquait la majeure partie de la lumière visible (représentée sous forme de couleurs), la lumière millimétrique de l'événement (représentée en vert) a pu s'échapper et atteindre le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA), offrant aux scientifiques une vue sans précédent. de cette explosion cosmique. À partir de l'étude, l'équipe a confirmé que le GRB 211106A est l'un des GRB de courte durée les plus énergétiques jamais observés. (Image : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)) Les sursauts gamma (GRB) sont les explosions les plus brillantes et les plus énergétiques de l'Univers, capables d'émettre plus d'énergie en quelques secondes que notre Soleil n'en émettra pendant toute sa vie. GRB 211106A appartient à une sous-classe GRB connue sous le nom de sursauts gamma de courte durée. Ces explosions, que les scientifiques estiment responsables de la création des éléments les plus lourds de l'Univers, comme le platine et l'or, résultent de la fusion catastrophique de systèmes stellaires binaires contenant une étoile à neutrons. "Ces fusions se produisent à cause du rayonnement des ondes gravitationnelles qui enlève l'énergie de l'orbite des étoiles binaires, provoquant une spirale des étoiles les unes vers les autres", a déclaré Tanmoy Laskar, qui commencera bientôt à travailler en tant que professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'université. Université de l'Utah. « L’explosion qui en résulte est accompagnée de jets se déplaçant à une vitesse proche de celle 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. Un GRB de courte durée ne dure généralement que quelques dixièmes de seconde. Les scientifiques recherchent alors une rémanence, une émission de lumière provoquée par l’interaction des jets avec le gaz environnant. Malgré tout, ils sont difficiles à détecter ; seuls une demi-douzaine de GRB de courte durée ont été détectés aux longueurs d’onde radio, et jusqu’à présent aucun n’avait été détecté aux longueurs d’onde millimétriques. Laskar, qui a dirigé la recherche alors qu'il était chercheur d'excellence à l'Université Radboud aux Pays-Bas, a déclaré que la difficulté réside dans l'immense distance qui nous sépare des GRB et dans les capacités technologiques des télescopes. « Les rémanences GRB de courte durée sont très lumineuses et énergiques. Mais ces explosions ont lieu dans des galaxies lointaines, ce qui signifie que la lumière qu’elles émettent peut être assez faible pour nos télescopes sur Terre. Avant ALMA, les télescopes millimétriques n’étaient pas assez sensibles pour détecter ces rémanences. À environ 20 milliards d’années-lumière de la Terre, GRB 211106A ne fait pas exception. La lumière de ce sursaut gamma de courte durée était si faible que même si les premières observations de rayons X avec l'observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA ont vu l'explosion, la galaxie hôte était indétectable à cette longueur d'onde et les scientifiques n'ont pas pu déterminer exactement où l'explosion venait de là. « La lumière rémanente est essentielle pour déterminer de quelle galaxie provient une explosion et pour en savoir plus sur l’explosion elle-même. Initialement, alors que seule la contrepartie en rayons X avait été découverte, les astronomes pensaient que cette explosion pourrait provenir d'une galaxie proche », a déclaré Laskar, ajoutant qu'une quantité importante de poussière dans la zone empêchait également la détection de l'objet lors d'observations optiques avec le télescope spatial Hubble. Chaque longueur d'onde ajoutait une nouvelle dimension à la compréhension du GRB par les scientifiques, et le millimètre, en particulier, était essentiel pour découvrir la vérité sur l'explosion. « Les observations de Hubble ont révélé un champ de galaxies inchangé. La sensibilité inégalée d'ALMA nous a permis de localiser le GRB dans ce champ avec plus de précision, et il s'est avéré qu'il se trouvait dans une autre galaxie faible, plus éloignée. Cela signifie que ce sursaut gamma de courte durée est encore plus puissant que nous le pensions au départ, ce qui en fait l’un des plus lumineux et énergétiques jamais enregistrés », a déclaré Laskar. Wen-fai Fong, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Northwestern, a ajouté : « Ce court sursaut gamma était la première fois que nous essayions d'observer un tel événement avec ALMA. Les rémanences pour de courtes rafales sont très difficiles à obtenir, c'était donc spectaculaire de voir cet événement briller si fort. Après de nombreuses années d’observation de ces sursauts, 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. Joe Pesce, responsable du programme de la National Science Foundation pour NRAO/ALMA, a déclaré : « Ces observations sont fantastiques à plusieurs niveaux. Ils fournissent plus d’informations pour nous aider à comprendre les énigmatiques sursauts gamma (et l’astrophysique des étoiles à neutrons en général), et démontrent à quel point les observations multi-longueurs d’onde importantes et complémentaires avec des télescopes spatiaux et terrestres sont importantes pour comprendre les phénomènes astrophysiques. Et il reste encore beaucoup de travail à faire sur plusieurs longueurs d'onde, à la fois avec les nouveaux GRB et avec le GRB 211106A, ce qui pourrait révéler des surprises supplémentaires concernant ces sursauts. "L'étude des GRB de courte durée nécessite une coordination rapide des télescopes dans le monde et dans l'espace, fonctionnant à toutes les longueurs d'onde", a déclaré Edo Berger, professeur d'astronomie à l'Université Harvard. « Dans le cas du GRB 211106A, nous avons utilisé certains des télescopes les plus puissants disponibles : ALMA, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et le télescope spatial Hubble. Avec le télescope spatial James Webb (JWST), désormais opérationnel, et les futurs télescopes optiques et radio de 20 à 40 mètres tels que le VLA de nouvelle génération (ngVLA), nous serons en mesure de produire une image complète de ces événements cataclysmiques et de les étudier à des niveaux sans précédent. distances. » Laskar a ajouté : « Avec JWST, nous pouvons désormais prendre un spectre de la galaxie hôte et connaître facilement la distance, et à l'avenir, nous pourrions également utiliser JWST pour capturer les rémanences infrarouges et étudier leur composition chimique. Avec ngVLA, nous pourrons étudier la structure géométrique des rémanences et du carburant formant des étoiles trouvé dans leurs environnements hôtes avec des détails sans précédent.