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Les astronomes ont repéré une explosion colossale provenant d’une paire d’étoiles à neutrons en fusion, cachées dans les restes d’un ancien empilement de galaxies. Selon les chercheurs, cette « collision dans une collision » inattendue pourrait aider à répondre à « non pas une, mais deux » questions majeures en astrophysique.
Dans une nouvelle étude, publiée le 10 mars dans Les lettres du journal astrophysiqueune équipe internationale de scientifiques a révélé la découverte d’un nouveau sursaut gamma (GRB) — l’un des types d’explosions les plus puissantes et les plus lumineuses – projetant un faisceau de rayonnement directement sur la Terre à environ 4,7 milliards d’années-lumière.
L’onde de choc suralimentée, baptisée GRB 230906A, a été repérée en 2023 par le télescope spatial Fermi à rayons gamma en orbite autour de la Terre et provient probablement de deux étoiles à neutrons – des restes stellaires ultradenses qui regroupent la masse d’une étoile semblable au soleil dans un objet de quelques kilomètres de diamètre – qui étaient fusionner en une seule entité massive. Une telle fusion peut aussi éclater des ondulations dans le tissu de l’espace-tempsconnues sous le nom d’ondes gravitationnelles, et ensemencent leur environnement avec des métaux précieux comme or et platine.
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Le GRB a été repéré au milieu d’un espace soi-disant vide, sans origine claire dans la lumière visible ou dans les spectres radio. Cela a surpris les chercheurs, car ces types de signaux proviennent normalement de près des centres des grandes galaxies, comme le Voie lactée.
Mais lorsque l’équipe d’étude a tourné d’autres télescopes – notamment le télescope spatial Hubble, l’observatoire à rayons X Chandra et l’observatoire Neil Gehrels Swift (tous en orbite autour de la Terre) – vers le signal, ils ont découvert que l’impulsion d’énergie provenait en réalité d’une minuscule galaxie jamais vue auparavant.
Cette mini-galaxie se trouve au sein d’un flux géant de gaz et de poussière qui s’étend sur environ 600 000 années-lumière, soit environ six fois plus large que notre galaxie. Les chercheurs n’ont pas encore mesuré la taille exacte de la nouvelle galaxie, mais l’amas stellaire est probablement très petit, étant donné qu’il n’a pas été observé jusqu’à présent.
Le flux de gaz géant est probablement un héritage de l’époque où plusieurs galaxies se sont écrasées et se sont séparées dans l’univers primitif, a indiqué l’équipe. La nouvelle mini-galaxie se trouve dans une zone de gaz particulièrement dense qui aurait été un endroit privilégié pour la formation de nouvelles étoiles à la suite de cette collision épique. Les chercheurs prédisent que les étoiles progénitrices qui ont finalement donné naissance aux étoiles à neutrons en fusion pourraient être nées il y a environ 700 millions d’années.
« Nous avons trouvé une collision dans une collision », co-auteur de l’étude Éléonora Trojaastrophysicien à l’Université de Rome, a déclaré dans un déclaration. « La collision de galaxies a déclenché une vague de formation d’étoiles qui, sur des centaines de millions d’années, a conduit à la naissance et à une éventuelle collision de ces étoiles à neutrons. »
Double mystère cosmique
La découverte du GRB, couplée à son emplacement dans une mini-galaxie, offre de nouveaux indices pour expliquer les découvertes anormales précédentes.
« Trouver une collision d’étoiles à neutrons là où nous l’avons fait change la donne », auteur principal de l’étude Simone Dichiaraprofesseur de recherche adjoint au Département d’astronomie et d’astrophysique de Penn State, a déclaré dans le communiqué. « Cela pourrait être la clé pour résoudre non pas une, mais deux questions importantes en astrophysique. »
Le premier mystère qui pourrait être résolu est la raison pour laquelle nous détecter les GRB provenant de lieux autres que les grandes galaxies, où la formation d’étoiles est beaucoup moins fréquente. C’est rare, mais lorsque cela se produit, les astrophysiciens se grattent souvent la tête. Cependant, la nouvelle étude suggère que les GRB pourraient provenir de minuscules galaxies similaires que nous ne pouvons pas facilement voir.
« Cette découverte révèle de nouveaux foyers pour ces collisions cosmiques et montre qu’elles ne se produisent pas uniquement dans les grandes galaxies », ont écrit conjointement Dichiara et Troja dans un article paru dans La conversation.
Le deuxième mystère qui pourrait être résolu est de savoir pourquoi les astronomes on trouve rarement des éléments comme l’or et le platine, ainsi que d’autres métaux lourds, en dehors des grandes galaxies. Les chercheurs n’ont pas pu détecter quels métaux étaient dégagés par ce GRB particulier. Cependant, comme pour le mystère précédent, cette explosion prouve qu’il est possible que ces métaux soient semés au-delà des principales régions de formation d’étoiles.
« Cela indique une nouvelle voie pour la propagation des métaux lourds là où nous les attendons le moins », ont écrit Dichiara et Troja.
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