L’un des flashs les plus puissants du ciel, résultant de la collision d’une étoile et d’une étoile à neutrons, a été observé par la radioastronomie à longueur d’onde millimétrique pour la première fois, offrant une vue sans précédent de l’un des événements les plus violents du Cosmos.
Une équipe de recherche dirigée par l’Université Northwestern (Illinois) et l’Université Radboud (Pays-Bas) a utilisé le grand réseau millimétrique/submillimétrique d’Atacama, ou radiotélescope ALMA, au Chili, pour capturer la rémanence du GRB 211106A, un court sursaut gamma (GRB) dont on a déterminé qu’il provenait d’une galaxie située à 20 milliards d’années-lumière.
“Ce court sursaut gamma était la première fois que nous avons essayé d’observer un tel événement avec ALMA”, a déclaré Wen-fai Fong, professeur de physique et d’astronomie à Northwestern, dans un communiqué. “Les rémanences des sursauts courts sont très difficiles à trouver, il était donc spectaculaire de voir cet événement briller si fort.
Le Dr Fong est l’un des nombreux auteurs d’une étude sur l’observation qui sera publiée dans un prochain numéro de Astrophysical Journal Letterset est disponible en ligne dès maintenant sur le site d’archivage des prépublications arxiv.org.
Les GRB sont de puissants sursauts de rayonnement gamma qui se produisent lorsque des étoiles massives s’effondrent en trous noirs, ou lorsque des étoiles à neutrons denses dans un système binaire fusionnent avec leurs compagnons pour former un trou noir, un événement cataclysmique intense dont on pense qu’il forge la plupart des éléments les plus lourds de l’univers, comme l’or et le plutonium.
“Ces fusions se produisent en raison du rayonnement des ondes gravitationnelles qui retire de l’énergie de l’orbite des étoiles binaires, ce qui entraîne une spirale des étoiles l’une vers l’autre”, a déclaré Tanmoy Laskar, astronome à l’Université Radboud et auteur principal de l’article. “L’explosion qui en résulte est accompagnée de jets qui se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière. Lorsqu’un de ces jets est dirigé vers la Terre, nous observons une courte impulsion de rayonnement gamma ou un GRB de courte durée.”
Les GRB de courte durée peuvent ne durer qu’une fraction de seconde, mais leur rémanence peut persister dans des longueurs d’onde de lumière plus longues et moins énergétiques pendant des minutes, voire des jours.
C’est le cas de GRB 211106A, dont la rémanence a d’abord été détectée en lumière X par l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA, puis en lumière infrarouge par le télescope spatial Hubble, et plus récemment en lumière radio millimétrique par ALMA. Ce n’est qu’avec l’ajout de l’observation ALMA que le GRB a été localisé dans une galaxie lointaine.
“Les observations de Hubble ont révélé un champ immuable de galaxies”, a déclaré le Dr Laskar dans un communiqué. “La sensibilité inégalée d’ALMA nous a permis de localiser avec plus de précision l’emplacement du GRB dans ce champ, et il s’est avéré qu’il se trouvait dans une autre galaxie peu lumineuse, plus éloignée. Cela signifie que ce sursaut gamma de courte durée est encore plus puissant que nous ne le pensions au départ, ce qui en fait l’un des plus lumineux et des plus énergétiques jamais enregistrés.”
La longueur d’onde millimétrique a également permis aux scientifiques d’obtenir une image plus claire de la structure et de la densité de l’environnement autour du GRB, selon le Dr Fong, et a même permis aux chercheurs de mesurer la largeur apparente du jet qui a déclenché le sursaut à un peu plus de 15 degrés, l’une des plus larges jamais mesurées.
L’étude souligne l’intérêt d’observer des phénomènes complexes dans de multiples longueurs d’onde à l’aide des outils les plus sophistiqués disponibles, dont le télescope spatial James Webb, récemment opérationnel.
“À l’avenir, nous pourrions également utiliser le JWST pour capturer des rémanences infrarouges et étudier leur composition chimique”, a déclaré le Dr Laskar dans un communiqué. “Je suis enthousiasmé par ces découvertes à venir dans notre domaine”.
