Une équipe mondiale d'astronomes a détecté l'étincelle brillante de la collision de deux étoiles à neutrons, mettant en lumière les origines jusqu'alors inconnues de certains éléments lourds de l'univers.
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Le 17 août, les scientifiques qui exploitaient l'observatoire à ondes gravitationnelles (LIGO), un interféromètre laser, ont détecté une nouvelle vague d'ondes gravitationnelles. Les chercheurs ont déjà été témoins de telles ondulations quatre fois auparavant, mais cette dernière observation est différente des autres: les astronomes ont non seulement entendu le «bip» de l’ancienne collision, mais ils ont également vu un éclair de lumière.
«Imaginez que les ondes gravitationnelles ressemblent à du tonnerre. Nous entendions déjà ce tonnerre, mais c'est la première fois que nous voyons l'éclair qui l'accompagne », déclare Philip Cowperthwaite, chercheur au centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian, dans un communiqué de presse.
Prévues par Albert Einstein en 1916 et découvertes par des scientifiques en 2015, ces distorsions dans la structure de l'espace-temps proviennent des mouvements violents ou des collisions d'objets célestes. Mais les scientifiques n'ont pas encore été en mesure d'identifier les objets à l'origine de ces distorsions. En septembre, des chercheurs ont annoncé qu’ils se rapprochaient de la source des ondes en utilisant une triangulation entre deux observatoires LIGO aux États-Unis et l’observatoire européen Virgo.
Malgré tout, jusqu'à présent, les chercheurs ont été laissés dans l'ignorance du lieu des collisions. On pensait que les sons précédents provenaient de trous noirs en collision qui, comme leur nom l’indique, n’émettent que peu ou pas de lumière, ce qui les rend presque impossibles à repérer dans le ciel nocturne.
Mais cette fois c'était différent.
Immédiatement après le son de cette dernière détection d'ondes gravitationnelles, le télescope Fermi Space de la NASA a enregistré un flash de rayonnement gamma. Les chercheurs ont donc commencé à envoyer des alertes aux collaborateurs du monde entier sur cette opportunité excitante. peut-être pourraient-ils imaginer la collision.
L’étudiant diplômé Charlie Kilpatrick, qui exploitait un télescope au Chili, a été le premier à le repérer: un tout petit éclat de lumière à côté de la galaxie NGC 4993, située à quelque 130 millions d’années-lumière de la Terre. Des équipes équipées de 70 télescopes sur tous les continents (y compris l’Antarctique) se sont penchées sur cette région du ciel, qu’elle a étudiée sous un angle de longueurs d’onde allant des rayons X aux ondes radio, à la recherche de la source de ces ondulations cosmiques.
Sur la base de leurs observations, les scientifiques pensent que ces dernières vagues sont le résultat de la fusion violente de deux étoiles à neutrons - les restes denses et mourants d'étoiles massives après leur passage dans une supernova. Les scientifiques ont indirectement observé que les débris de la collision se déplaçaient à une vitesse si rapide que les modèles suggèrent qu'ils ne pourraient être atteints que si deux de ces corps célestes se rencontraient. D'après l'analyse de leur galaxie par l'astronome, ces deux étoiles à neutrons désormais célèbres se sont probablement formées il y a environ 11 milliards d'années. Depuis, elles se sont lentement dérivées l'une vers l'autre.
"C'est la première fois que nous entendons la spirale de la mort de deux étoiles à neutrons et voyons aussi les feux d'artifice issus de leur fusion", a déclaré Vicky Kalogera, directeur du Centre pour l'exploration interdisciplinaire et la recherche en astrophysique de la Northwestern University, et dirigeant du LIGO. Collaboration scientifique, a déclaré lors d'une conférence de presse aujourd'hui à propos de la découverte.
Le spectacle lumineux de la collision contenait des indices encore plus intéressants pour démêler. Les chercheurs ont longtemps spéculé sur le fait que les éléments les plus lourds de l'univers, tels que l'or ou le platine, provenaient des explosions, ou kilonova, produites par la fusion d'étoiles à neutrons. En observant la lumière provenant de NGC 4993, les astronomes ont découvert des preuves révélatrices de radiations produites par la matière à partir du kilonova qui se refroidissaient en éléments lourds. Selon les chercheurs, un seul kilonova peut produire une valeur totale de la Terre de ces éléments rares.
Les premiers résultats de cette détection ont été publiés aujourd’hui dans la revue Physical Review Letters, et d’autres études sont à venir.
Les astronomes impliqués dans cette détection voient un avenir brillant et sonore pour l'astronomie dite "multi-messagers", ou utilisent à la fois des ondes gravitationnelles et une lumière à l'ancienne pour étudier les mêmes événements et objets dans le ciel. Comme l'a déclaré le porte-parole de la Vierge Jo van den Brand lors de la conférence de presse: "Je pense que c'est une démonstration de ce que l'humanité peut réaliser si nous y mettons notre esprit et si nous collaborons."
