GW170817, une collision d'étoiles à neutrons, a été détectée pour la première fois en 2017. Deux ans et demi plus tard, des rayons X nés de la fusion étaient encore observés. Les modèles des scientifiques ne le prévoyaient pas.

Le rayonnement émis par une collision d’étoiles à neutrons peut persister des années plus tard. Des scientifiques ont tenté d’expliquer pourquoi ce signal pouvait perdurer, bien plus longtemps que ce que les modèles prévoyaient. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society le 12 octobre 2020.

Tout a commencé le 17 août 2017, lorsque les observatoires d’ondes gravitationnelles LIGO et Virgo ont observé, pour la toute première fois, un signal d’onde gravitationnelle provoqué par une fusion d’étoiles à neutrons. Cette détection était importante, car elle a renforcé l’hypothèse selon laquelle les sursauts gamma (des flashs vifs et brefs de photons, très énergiques) pourraient être le fruit d’une rencontre entre deux étoiles à neutrons. L’événement, nommé GW170817, a aussi été détecté sous forme lumineuse. Neuf jours après la détection de l’onde gravitationnelle, les télescopes ont détecté des rayons X.

Les rayons X sont restés

Cela correspondait à une prédiction des scientifiques, à savoir que le jet initial émis lors de la collision produisait, en se déplaçant dans l’espace, sa propre onde, à l’origine de rayons X, d’ondes radio et de lumière. Les scientifiques parlent de rémanence pour décrire ce phénomène. 160 jours après la détection, cet événement s’est dissipé. Mais les rayons X sont restés : ils ont été observés pour la dernière fois « deux ans et demi après la fusion d’étoiles à neutrons », écrivent les auteurs.

L’événement GW170817 et les rayons X détectés. // Source : E. Troja

Les scientifiques peuvent l’affirmer, car ils ont continué à étudier l’événement à l’aide du télescope spatial Chandra, développé par la Nasa, qui observe dans le domaine des rayons X. « Des observations récentes avec le télescope à rayons X Chandra continuent de détecter les émissions de rayons X de l’événement transitoire GW170817 », lit-on dans l’étude. Les prédictions établies auparavant sous-estiment largement les observations de Chandra, complètent les auteurs.

Comment l’expliquer ?

L’article scientifique envisage plusieurs hypothèses. L’une d’elle est que les rayons X sont une caractéristique encore méconnue de la rémanence de la collision. La dynamique du sursaut gamma serait, d’une certaine manière, différente de ce que l’on pensait. Autre option envisagée : la kilonova (une émission lumineuse très particulière, provoquée par l’éjection d’une partie de la matière dense des deux étoiles à neutrons) ainsi que le nuage de gaz qui a suivi le jet initial ont pu générer leur propre onde. Celle-ci aurait tout simplement mis plus de temps à arriver jusqu’à nous. Enfin, il n’est pas exclu qu’il y ait un élément qui soit resté après la collision, par exemple un résidu d’une étoile à neutrons émettant les fameux rayons X détectés.

Pour tester les hypothèses et découvrir la source de ces étonnants rayons, il va falloir davantage de données. De nouveaux indices pourraient être repérés en décembre prochain : à ce moment-là, les télescopes seront à nouveau tournés dans la direction de GW170817. Ce qui semble à peu près certain, c’est que cet événement est en train de changer la façon dont les scientifiques imaginent les fusions d’étoiles à neutrons.

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