mercredi 7 août 2013

Entre la Nova et la Supernova, la Kilonova

Une observation effectuée avec le télescope spatial Hubble vient de mettre en évidence pour la première fois que les bouffées de rayons gamma de très courte durée étaient produites par la fusion de deux objets compacts hyper-denses. Ces objets sont probablement une paire d'étoiles à neutrons ou bien une étoile à neutrons et un trou noir.
C'est en observant dans l'infra rouge paradoxalement, que les astrophysiciens ont réussi à montrer pour la première fois qu'il s'agissait en fait d'un phénomène appelé Kilonova. Une kilonova était prédite pour accompagner les GRB ultra courts (moins d'une seconde). Le phénomène est environ 1000 fois plus brillant qu'une nova, d'où son nom. Une nova, comme vous vous en souvenez, est une éruption d'une naine blanche. Mais une kilonova bien que beaucoup plus brillante, est tout de même 10 à 100 fois moins brillante que supernova typique, qui est une explosion d'étoile massive.

Illustration du modèle de fusion d'objets compacts produisant des GRB . (NASAESA, and A. Field (STScI))
Les bouffées de rayons gamma (GRB en anglais) ultra-courtes génèrent parfois une rémanence faible dans le visible ou le proche infra-rouge., qui peut elle durer de quelques heures à quelques jours. 
Le modèle le plus abouti prédisait que de telles bouffées ultra-courtes étaient issues du crash de deux objets compacts, mais aucue observation n'avait encore pu étayer cette théorie. 

L'opportunité se présenta aux astronomes le 3 juin dernier quand le télescope spatial Swift prit en flagrant délit un GRB extrêmement brillant, GRB 130603B, situé dans une galaxie éloignée de 4 milliards d'années lumière. La bouffée gamma en elle même dura un dixième de seconde, mais fut environ 100 millliards de fois plus brillante que le flash kilonova.
La rémanence dans le visible fut détectée avec le télescope William Hershel des îles Canaries.
A peine quelques jours après, du temps d'observation put être obtenu sur le télescope spatial Hubble et ce dernier chercha dans la direction du GRB les 12 et 13 juin, et trouva un objet rouge et faible. Trois semaines plus tard, une nouvelle observation indiqua une nette décroissance de luminosité montrant clairement qu'il s'agissait d'une explosion.
Images de GRB 130603B obtenues à deux semaines d'intervalle avec Hubble (NASA/HST)
En plus de confirmer la nature des GRB ultra-courts, cette découverte à deux autres implications importantes : la première concerne l'origine de plusieurs éléments chimiques comme l'or et le platine, qui restait mal comprise. Or, les kilonovae sont prédites pour être de grosses productrices de ces éléments lourds, qui sont expulsés lors de l'explosion dans l'espace environnant, avant de se retrouver dans la génération suivante d'étoiles et de planètes qui tournent autour.
La seconde implication est que comme les fusions d'objets compacts sont connus pour être de très fortes sources d'ondes gravitationnelles selon la relativité générale, il suffit de chercher des phénomènes de type kilonova pour regarder de près ce qui s'y passe en termes d'ondes gravitationnelles, ce qui facilite grandement la tâche, plutôt que de les chercher un peu au hasard sur la voute céleste...

Source :
Nature, 3 august 2013