Une équipe internationale d’astronomes a détecté un long sursaut gamma dans une ancienne galaxie, probablement causé par la fusion de deux étoiles à neutrons distinctes, remettant en question la compréhension traditionnelle des causes de telles explosions. L’équipe a utilisé plusieurs télescopes pour analyser l’explosion de 2019, et bien que d’autres causes possibles aient été envisagées, ils espèrent que les observations futures clarifieront les origines de ce phénomène.
Pour la première fois, une équipe internationale d’astronomes a observé un long sursaut gamma près du centre d’une ancienne galaxie. Ceci est spécial car ces types de sursauts gamma se produisent généralement lorsque des étoiles massives s’effondrent ou que des étoiles à neutrons orbitent pendant une longue période, et il n’y a pas de telles étoiles au centre des galaxies anciennes. L’équipe, dirigée par Andrew Levan (Radboud University), a publié ses conclusions dans astronomie naturelle.
Le consensus général était que des sursauts gamma d’au moins quelques secondes ne peuvent se produire que lorsqu’une étoile très lourde s’effondre en supernova à la fin de sa vie. En 2022, un deuxième déclencheur possible de longues sursauts gamma a été révélé lorsque deux étoiles massives, qui avaient tourné l’une autour de l’autre toute leur vie, sont finalement devenues des étoiles à neutrons et sont entrées en collision avec des kilonovas. Maintenant, en 2023, il semble que de longs sursauts gamma pourraient se produire d’une troisième manière.
« Nos données indiquent qu’il s’agit d’un cas de fusion de deux étoiles à neutrons distinctes. Nous soupçonnons que les étoiles à neutrons ont été rapprochées par la gravité de nombreuses étoiles environnantes au centre de la galaxie », a déclaré le chercheur principal Andrew Levan (Radboud University ).
L’équipe de chercheurs a étudié les effets d’un sursaut gamma détecté par l’observatoire Neil Gehrels Swift le 19 octobre 2019. Ils l’ont fait en utilisant le télescope Gemini Sud au Chili, le télescope optique nord sur les îles Canaries à La Palma et le[{ » attribute= » »>Hubble Space Telescope.
Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.
The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.
A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”
The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.
For more on this discovery:
Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8
