Des rayons X détectés des années après la collision d'étoiles à neutrons

La fusion d'étoiles à neutrons étudiée par l'équipe du Maryland - GW170817 - a été identifiée pour la première fois par

les ondes gravitationnelles, qui étaientdécouvert par LIGO dans la constellation de la Vierge le 17 août 2017. En quelques heures, les télescopes du monde entier ont commencé à observer le rayonnement électromagnétique, notamment les rayons gamma, les rayons et la lumière provenant de l’explosion. C’était la première et la seule fois où les astronomes étaient capables d’observer un rayonnement associé aux ondes gravitationnelles, même s’ils savaient depuis longtemps qu’un tel événement était en principe possible. Toutes les autres ondes gravitationnelles observées jusqu’à présent résultent d’événements trop faibles et trop éloignés pour que le rayonnement provenant de la Terre puisse être détecté.

Quelques secondes après GW170817a été découverte, les scientifiques ont détecté une première explosion d'énergie connue sous le nom de sursaut gamma, suivie d'une kilonova plus lente. La lumière qui en émanait a duré environ trois semaines avant de s'estomper. Pendant ce temps, neuf jours après la première détection de l’onde gravitationnelle, les scientifiques ont vu des télescopes observer quelque chose qu’ils n’avaient jamais vu auparavant : les rayons X.

Les modèles scientifiques ont prédit que lorsque l'originalle jet de la collision d'une étoile à neutrons se déplace dans l'espace interstellaire, il crée sa propre onde de choc, qui émet des rayons X, des ondes radio et de la lumière. Ce phénomène est connu sous le nom de rémanence. Mais une telle rémanence n'a pas été observée auparavant.

Les chercheurs ont constamment suivi le rayonnement,émanant du premier (et jusqu'à présent le seul) événement cosmique détecté à la fois dans les ondes gravitationnelles et dans tout le spectre de la lumière. Cette image montre une collision d'étoiles à neutrons détectée le 17 août 2017, émanant de la galaxie NGC 4993. La nouvelle analyse fournit des explications possibles pour les rayons X qui ont continué à être émis par la collision longtemps après la disparition des autres rayonnements et dépassé de loin les prévisions du modèle . Crédit: E. Troy.

Dans le cas du GW170817, la rémanence a atteint son maximum environ 160 jours après la détection des ondes gravitationnelles, puis a rapidement disparu. Mais les rayons X sont restés.

La nouvelle étude suggère plusieursexplications possibles des rayons X à vie longue. Une possibilité est que ces rayons X représentent une caractéristique complètement nouvelle de la rémanence de collision, et la dynamique du sursaut gamma est quelque peu différente de ce qui est attendu.

«La collision est si proche de nous qu'elle peut être vue, etouvre une fenêtre sur l'ensemble du processus auquel nous avons rarement accès », explique l'astronome Eleanor Troy, qui est également chercheuse au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Il peut y avoir des processus physiques que nous n'avons pas inclus dans nos modèles."

Une autre possibilité est queLe kilonova et le nuage de gaz en expansion derrière le jet de rayonnement d'origine pourraient créer leur propre onde de choc, qui mettait plus de temps à atteindre la Terre.

Une troisième possibilité est que quelque chose ait pu être laissé de côté de la collision, peut-être les restes d'une étoile à neutrons émettant des rayons X.

Beaucoup plus d'analyses sont nécessaires avantles chercheurs pourront confirmer exactement d'où proviennent les rayons X. Certaines réponses peuvent apparaître en décembre 2020, lorsque les télescopes cibleront à nouveau la source GW170817. La dernière observation remonte à février 2020.

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