L'étoile individuelle la plus lointaine vient d'être observée avec le télescope Hubble: sa lumière a voyagé pendant 12,9 milliards d'années. 1 million de fois plus brillante que le Soleil et 50 à 100 fois plus massive, elle a pu être observée grâce à une amplification et un étirement de sa lumière par un effet de lentille gravitationnelle. Elle bat le record précédent de près de 4 milliards d'années-lumière. L'étude est parue dans Nature.
Astronomie, Astrophysique, Astroparticules, Cosmologie. L'infini se contemple, indéfiniment. ISSN 2272-5768
30/03/22
29/03/22
La chronologie de la formation des étoiles de la Voie Lactée révélée
Une équipe d'astrophysiciens vient de retracer l'âge précis de près de 250 000 étoiles sous-géantes de la Voie Lactée, qui sont situées dans le halo interne et le disque de la Voie lactée, révélant la séquence des événements qui ont donné naissance à notre galaxie. Leur étude est publiée dans Nature.
26/03/22
Les rayons gamma du Soleil observés ne collent pas au modèle théorique
Une équipe de chercheurs vient de suivre l'émission de rayons gamma du Soleil durant la totalité d'un cycle solaire, entre 2008 et 2020 avec le télescope Fermi-LAT. Il découvrent plusieurs écarts significatifs par rapport au modèle qui avait été développé pour expliquer ce rayonnement gamma à partir de l'interaction de rayons cosmiques. Ils publient leur étude détaillée dans Physical Review D.
23/03/22
Les ORC sont plus complexes qu'on ne le pensait
Les ORC (Odd Radio Circles) sont des objets astrophysiques pleins de mystère. Le premier a été détecté en 2020 avec le radiotélescope australien ASKAP et depuis, 4 autres ont été identifiés. Aujourd'hui, leur découvreur, Ray Norris, et son équipe sont retournés observer le premier spécimen, nommé ORC1, mais avec le radiotélescope sud-africain MeerKAT qui offre une bien meilleure résolution. On découvre des détails qui n'avaient pas été vus auparavant... L'étude a été acceptée pour publication dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
22/03/22
FRB répétitifs: La polarisation dépend de la fréquence des ondes radio
Lorsque l’année dernière l’équipe d’astrophysiciens menée par Bing Zhang a publié l’observation de plus de 1650 sursauts radio rapides provenant de la source FRB 20121102A, un élément était très surprenant : ces ondes radio n’étaient pas polarisées, alors que les FRB détectés jusqu’alors ont toujours montré des ondes fortement polarisées. Une nouvelle étude portant sur 5 FRB répétitifs comme FRB 121102 vient de lever un voile très important pour comprendre l’origine du phénomène FRB : la polarisation dépend de la fréquence des ondes radio… L’étude est publiée dans Science.
19/03/22
Découverte de 2 pulsars "veuves noires" dans l'amas globulaire M28
Une équipe d'astrophysiciens annonce la découverte grâce au radiotélescope MeerKAT de 2 nouveaux pulsars millisecondes "veuves noires" dans l'amas globulaire M28. Ils font de cet amas une figure d'exception avec un total de 5 veuves noires détectées à ce jour sur 14 pulsars. L'étude est parue dans The Astrophysical Journal.
17/03/22
Le voisinage des quasars de l'Univers jeune
Une étudie se penche sur l'environnement autour des quasars qui existaient moins de deux milliards d'années après le Big Bang, pour retracer les subtilités de la formation des structures dans l'univers jeune. Des surdensités de galaxies poussiéreuses sont observées grâce au réseau de radiotélescopes ALMA. L'équipe internationale publie ces résultats dans The Astrophysical Journal.
14/03/22
La glace de Mercure toujours mieux caractérisée
Des données radar depuis la Terre puis des mesures en orbite par la sonde MESSENGER avaient révélé il y a près de 10 ans que les cratères des pôles de Mercure abritaient de la glace d'eau quasi pure. Aujourd'hui, des chercheurs ont analysé de près plusieurs cratères de Mercure qui offrent des régions ombragées en permanence, avec le radiotélescope d'Arecibo peu de temps avant qu'il ne s'effondre. Il y a bien de la glace d'eau dans plusieurs cratères de Mercure et on peut même mesurer sa pureté. Leur étude est publiée dans The Planetary Science Journal.
12/03/22
Des particules accélérées par une nova révélées par des rayons gamma très énergétiques
Les novas récurrentes sont des explosions thermonucléaires répétées qui ont lieu dans les couches externes des naines blanches, dues à l'accrétion de matière provenant d'une étoile compagne. Ces explosions peuvent être à l'origine de très fortes accélérations de particules produisant secondairement des photons gamma. La collaboration H.E.S.S. vient de mesurer pour la première fois des photons gamma de plus de 100 GeV provenant d'une nova, nommée RS Ophiuchi. L'étude est publiée cette semaine dans Science.
09/03/22
Sgr A* : l'origine commune des bulles de eROSITA et des bulles de Fermi il y a 2,6 millions d'années
En 2020, le télescope à rayons X eROSITA a imagé deux énormes bulles s'étendant de part et d'autre du plan galactique à partir du centre de notre galaxie, de forme assez similaire aux célèbres bulles observées en rayons gamma par le télescope Fermi-LAT 10 ans plus tôt. Aujourd'hui, une étude parue dans Nature Astronomy suggère que ces bulles de rayons X sont le résultat d'un puissant jet d'activité provenant du trou noir supermassif Sgr A* qui serait apparu il y a 2,6 millions d'années.
07/03/22
Détection d'une forte anomalie dans la lumière de fond cosmique
La lumière de fond cosmique dans le visible (Cosmic Optical Background, COB), qui n’est rien d’autre que la somme de la lumière de toutes les galaxies existantes intégrée sur le ciel, a été mesurée avec précision avec l’imageur LORRI de la sonde New Horizons à plus de 50 unités astronomiques, là où la lumière zodiacale du système solaire n’est plus gênante. Le flux du COB s’avère être deux fois plus élevé que ce qu’on attend compte tenu du nombre de galaxies estimé ! Cette nouvelle anomalie est rapportée dans The Astrophysical Journal Letters.
05/03/22
Première détection de la direction des neutrinos solaires de basse énergie
L'expérience Borexino vient de démontrer la faisabilité d'une mesure directionnelle des neutrinos solaires de faible énergie, une mesure qui était auparavant très difficile à réaliser. Les chercheurs de la collaboration internationale publient leur étude dans Physical Review Letters.
03/03/22
Les rayons X de GW170817 ne faiblissent plus 4 ans après la kilonova
L’événement GW170817 qui a vu le 17 août 2017 la fusion de deux étoiles à neutrons dans une myriade de rayonnements à toutes les longueurs d’ondes, des ondes radio aux ondes gravitationnelles en passant par les infra-rouges, les rayons X et les rayons gamma a très probablement produit un trou noir, qui serait le plus petit que l’on connaisse. Mais ce trou noir est-il né tout de suite après la fusion des étoiles à neutrons ? Une observation du signal de rayons X résiduel de la collision apporte une réponse. L’étude est à paraître dans The Astrophysical Journal Letters.
Plus de quatre ans (déjà !) après cette fabuleuse kilonova, un signal rémanent est toujours observable, dans la gamme des rayons X. Cette rémanence s'explique par le rebond de la matière provenant des étoiles à neutrons fusionnées, qui a traversé et chauffé la matière autour du système binaire. Cette matière chaude a permis au vestige de continuer à briller pendant plus de quatre ans, mais elle aurait dû décroître bien plus vite que ce qui est observé. Aprajita Hajela (Northwestern University) et ses collaborateurs ont analysé les données enregistrées avec le télescope spatial Chandra dédié à la détection des rayons X de basse énergie entre 1209 et 1258 jours après la fusion. Ils ont suivi l’émission de rayons X du 9 au 13 décembre 2020 puis du 18 janvier au 27 janvier 2021 pour un total de 189,1 ks d’exposition. Les précédentes observations en rayons X de l’émission résiduelle de la kilonova s’était auparavant arrêtée 939 jours après la fusion, près d’un an avant ces nouvelles observations. Le taux de comptage de photons entre 0,5 keV et 8 keV se monte ici à 0,77 10-4 coups.s-1, ce qui veut dire la détection de 14 photons durant ces 52,5 heures d’exposition. Et ces 14 photons observés forment une émission X en excès d’un facteur 4 par rapport au cas où les étoiles à neutrons auraient produit immédiatement un trou noir.
On se souvient que de très nombreux télescopes avaient rapidement suivi la kilonova associée à GW170817 qui, ensemble, avaient permis de confirmer la théorie selon laquelle de nombreux éléments lourds sont produits à la suite de telles fusions à l'intérieur d'éjectas chauds qui produisent une kilonova brillante. La kilonova brille grâce à la lumière émise lors de la désintégration d'éléments radioactifs, comme le platine et l'or, produits dans les débris de la fusion. Chandra n'avait vu aucun rayon X jusqu'à neuf jours plus tard, ce qui suggère que la fusion a produit un jet étroit de matière qui, en entrant en collision avec la matière autour des étoiles à neutrons, a émis un cône de rayons X qui a d'abord manqué la ligne de visée de la Terre. Ce n'est que quelques jours plus tard que la tête du jet s'est agrandie et a commencé à émettre des rayons X visible depuis la Terre. Les émissions de rayons X du jet ont ensuite augmenté pendant 160 jours, puis elles se sont progressivement atténuées à mesure que le jet ralentissait et s'élargissait. Mais Hajela et son équipe remarquent qu'à partir de mars 2020, environ 900 jours après la fusion, le déclin s'est arrêté, et les émissions de rayons X sont restées d'une luminosité à peu près constante. Les chercheurs parlent ainsi d’un excès de rayons X, par rapport à ce qu’on pourrait normalement attendre dans une kilonova et la rémanence de son jet associé.
Si les étoiles à neutrons fusionnées s'effondrent directement en un trou noir sans étape intermédiaire, ce qui est classiquement attendu, il est très difficile d'expliquer l'excès de rayons X qui est observé, parce qu'il n'y aurait pas de surface « dure » sur laquelle la matière aurait pu rebondir à grande vitesse pour créer plus tard ce signal rémanent. Tout tomberait simplement dans le trou noir nouvellement formé.
Le fait que les rayons X aient cessé de s'estomper rapidement est la meilleure preuve à ce jour que quelque chose en plus d'un jet est détecté dans les rayons X de cette source, selon les chercheurs. Ils suggèrent que l'excès de rayons X est produit par une onde de choc distincte des jets produits par la fusion. Ce choc serait le résultat de l'effondrement retardé des étoiles à neutrons fusionnées, probablement parce que leur rotation rapide a très brièvement contrecarré l'effondrement gravitationnel. Il suffit d’une seule seconde de délai pour que la matière autour des étoiles à neutrons bénéficie d'un rebond supplémentaire produisant une queue très rapide d'éjecta à l'origine du choc dans le milieu circumbinaire.
Le rayonnement ne nous parvient que maintenant car il aurait fallu du temps pour que les éjectas massifs soient décélérés dans l'environnement à faible densité et pour que leur énergie cinétique soit convertie en chaleur par les chocs. Il s'agit du même processus qui produit les rayons X et radio du jet, mais comme le jet est beaucoup plus « léger », il est immédiatement décéléré par l'environnement et brille en rayons X et radio dès les tout premiers instants.
S'il s'agit bien d'une rémanence de kilonova, une émission d’ondes radio devrait être détectée à nouveau dans les prochains mois ou années. En revanche, si ces rayons X en excès sont produits par la matière qui est actuellement en train de tomber sur le trou noir nouvellement formé, la production de rayons X devrait rester stable ou décliner rapidement, et aucune émission radio ne sera détectée. Les deux hypothèses sont possibles d’après Hajela et ses collaborateurs et sont donc vérifiables assez rapidement. Si ce n’est pas un bref délai dans la naissance du trou noir qui est à l’origine des rayons X en surplus observés, l’émission X détectée serait une chance d'étudier comment la matière tombe sur un trou noir quelques années seulement après sa naissance, ce qui n’a jamais encore été observé.
L’équipe de Hajela a récemment annoncé que le télescope Chandra avait détecté de nouveau des rayons X lors d'observations de GW170817 réalisées en décembre 2021. L'analyse de ces données est en cours mais on sait déjà qu’aucune détection radio associée aux rayons X n'a été signalée…
Source
The emergence of a new source of X-rays from the binary neutron star merger GW170817
Hajela et al.
A paraître dans The Astrophysical Journal Letters
Illustrations
1. Vue d’artiste de la kilonova associée à GW170817 (NASA/CXC/M. Weiss)
2. Evolution du flux de rayons X depuis l’événement de fusion GW170817 qui montre un excès après 900 jours (Hajela et al.)
01/03/22
Un trou noir très désaxé au sein d'une binaire X
En l'absence de perturbations externes, les axes de rotation de deux corps dans un système binaire ont tendance à être alignés l'un avec l'autre et perpendiculaires au plan orbital. Cette tendance est vraie même pour les systèmes exotiques, comme les binaires à rayons X, dans lesquels une étoile tourne autour d'un trou noir en lui offrant une partie de son gaz. Mais une équipe d’astrophysiciens vient de trouver un cas où l’axe de rotation du trou noir est incliné de plus de 40° par rapport à l’axe orbital… L’étude est publiée dans Science.
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