Monde de la physique : Supernova ou Kilonova ?

Le 7 mars 2023, des rayons gamma de haute énergie ont plu pendant quarante secondes sur les détecteurs du télescope spatial Fermi, une durée inhabituellement longue pour un tel événement. Jusqu’à présent, les astronomes ont conclu qu’une étoile massive avait explosé et provoqué le rayonnement. Mais ce n’est apparemment pas le cas de cet événement appelé GRB 230307A : comme le montrent les observations d’une équipe de recherche avec les télescopes spatiaux Hubble et James Webb, deux étoiles à neutrons en collision ont en fait déclenché l’éclatement de rayons gamma. Il a également été démontré que de nombreux éléments lourds sont créés lors de tels événements, selon les chercheurs de la revue Nature.

Environ une fois par jour, des satellites comme Fermi détectent une explosion de rayonnement gamma de haute énergie, connue sous le nom de sursaut gamma, provenant de galaxies lointaines. Les explosions peuvent être divisées en deux types qui, selon la théorie actuelle, se produisent différemment : des événements courts qui durent moins de deux secondes sont créés lorsque deux objets compacts tels que des étoiles à neutrons ou des trous noirs stellaires entrent en collision et fusionnent. Un tel événement – ​​les experts l’appellent kilonova – peut également être observé avec des télescopes optiques. Cependant, il s’allume pendant plus de deux secondes lorsque des étoiles massives explosent, c’est-à-dire lors de supernovae.

La solution à l’énigme réside dans la rémanence

Ce qui peut réellement révéler la cause réelle d’un sursaut gamma, c’est la rémanence : le rayonnement optique et infrarouge après l’éclatement. Toutefois, cela n’est possible que si la distance de l’objet est connue. Malheureusement, dans le cas du GRB 230307A, cela était inconnu.

Mais maintenant, Han Yang de l’Université de Rome et son équipe ont identifié la cause : à l’aide des données du télescope James Webb et du télescope Hubble, ils ont déterminé l’évolution de la température du gaz sur une période de deux mois. Le modèle le mieux adapté à ce développement était celui selon lequel une boule de feu se propageait. Cela doit avoir été créé par la collision de deux étoiles à neutrons, c’est-à-dire une kilonova – mais seulement si l’événement a eu lieu à une certaine distance. Là, l’équipe a identifié une galaxie spirale située à environ 900 millions d’années-lumière comme étant à l’origine de la kilonova.

Le fait qu’un sursaut gamma aussi long provienne d’une kilonova pose désormais un casse-tête aux scientifiques. Parce que cela contredit la théorie précédente. Cependant, les observations de l’équipe fournissent également d’autres informations importantes : elles montrent directement pour la première fois que de telles collisions peuvent produire des éléments plus lourds que le fer. Puisque de tels éléments ne peuvent pas être produits lors de la fusion nucléaire dans les étoiles, l’observation s’explique mieux par la désintégration radioactive des lanthanides – des métaux des terres rares – pendant la rémanence du GRB 230307A.