Dans l’un des sursauts gamma les plus lumineux observés, les scientifiques ont détecté la création d’éléments chimiques rares à la suite d’une fusion d’étoiles à neutrons nommée GRB 230307A. À l’aide de divers télescopes, dont le télescope spatial James Webb de la NASA, les chercheurs ont identifié la présence d’éléments chimiques lourds, comme le tellure. Cette découverte offre un aperçu de la synthèse d’éléments lourds essentiels à la vie et remet en question les hypothèses antérieures sur la durée des sursauts gamma. Les recherches futures se concentreront sur une compréhension plus approfondie de ces fusions et de leurs implications élémentaires pour l’univers.
Les scientifiques ont observé des éléments chimiques rares dans le sursaut gamma GRB 230307A, résultant d’un étoile à neutrons fusionnement. Cette découverte remet en question les connaissances actuelles sur les sursauts gamma et offre un aperçu de la composition élémentaire de l’univers.
Les astronomes ont observé la création d’éléments chimiques rares dans le deuxième sursaut gamma le plus brillant jamais observé, jetant ainsi un nouvel éclairage sur la façon dont les éléments lourds sont fabriqués.
Les chercheurs ont examiné le sursaut gamma exceptionnellement brillant GRB 230307A, provoqué par la fusion d’une étoile à neutrons. L’explosion a été observée à l’aide d’un ensemble de télescopes au sol et dans l’espace, notamment le télescope spatial James Webb de la NASA, le télescope spatial Fermi Gamma-ray et l’observatoire Neil Gehrels Swift.
Découverte et implications
Publiant leurs conclusions le 25 octobre dans Naturel’équipe de recherche internationale qui comprenait des experts du Université de Birminghamont révélé avoir trouvé l’élément chimique lourd tellure, au lendemain de l’explosion.
D’autres éléments tels que l’iode et le thorium, nécessaires au maintien de la vie sur Terre, figureront probablement également parmi les matériaux éjectés par l’explosion, également connue sous le nom de kilonova.
Une équipe de scientifiques a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour observer un sursaut gamma exceptionnellement brillant, GRB 230307A, et sa kilonova associée. Les Kilonovas, une explosion produite par une étoile à neutrons fusionnant avec un trou noir ou avec une autre étoile à neutrons, sont extrêmement rares, ce qui rend difficile l’observation de ces événements. Les capacités infrarouges très sensibles de Webb ont aidé les scientifiques à identifier l’adresse des deux étoiles à neutrons qui ont créé la kilonova.
Cette image de l’instrument NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb met en évidence la kilonova de GRB 230307A et son ancienne galaxie d’origine parmi leur environnement local d’autres galaxies et étoiles de premier plan. Les étoiles à neutrons ont été expulsées de leur galaxie d’origine et ont parcouru une distance d’environ 120 000 années-lumière, soit environ le diamètre de la Voie lactée, avant de finalement fusionner plusieurs centaines de millions d’années plus tard.
Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (IMAPP, Warw)
Le Dr Ben Gompertz, professeur adjoint d’astronomie à l’Université de Birmingham et co-auteur de l’étude explique : « Les sursauts gamma proviennent de jets puissants se déplaçant presque à la vitesse de la lumière – dans ce cas, provoqués par une collision entre deux étoiles à neutrons. Ces étoiles ont passé plusieurs milliards d’années à se rapprocher les unes des autres avant d’entrer en collision pour produire le sursaut gamma que nous avons observé en mars de cette année. Le site de fusion correspond à la longueur approximative du voie Lactée (environ 120 000 années-lumière) en dehors de leur galaxie d’origine, ce qui signifie qu’ils doivent avoir été lancés ensemble.
La rareté des Kilonovae
Gompertz a expliqué que « les étoiles à neutrons en collision fournissent les conditions nécessaires pour synthétiser des éléments très lourds, et la lueur radioactive de ces nouveaux éléments a alimenté la kilonova que nous avons détectée lorsque l’explosion s’est estompée. Les Kilonovae sont extrêmement rares et très difficiles à observer et à étudier, c’est pourquoi cette découverte est si passionnante.
GRB 230307A a été l’un des sursauts gamma les plus brillants jamais observés – plus d’un million de fois plus lumineux que l’ensemble de la Voie lactée réunie. C’est la deuxième fois que des éléments lourds individuels sont détectés à l’aide d’observations spectroscopiques après la fusion d’une étoile à neutrons, fournissant ainsi des informations inestimables sur la façon dont se forment ces éléments essentiels à la vie.
L’auteur principal de l’étude, Andrew Levan, professeur d’astrophysique à l’université de Radboud aux Pays-Bas, a déclaré : « Un peu plus de 150 ans après que Dmitri Mendeleev a écrit le tableau périodique des éléments, nous sommes enfin en mesure de commencer à remplir ces derniers espaces. de comprendre où tout a été fabriqué, grâce au télescope James Webb.
Comprendre la durée des sursauts gamma
GRB 230307A a duré 200 secondes, ce qui signifie qu’il est classé comme un sursaut gamma de longue durée. Ceci est inhabituel car les sursauts gamma courts, qui durent moins de deux secondes, sont le plus souvent provoqués par des fusions d’étoiles à neutrons. Les longs sursauts gamma comme celui-ci sont généralement provoqués par la mort explosive d’une étoile massive.
Orientations futures de la recherche
Les chercheurs cherchent maintenant à en savoir plus sur le fonctionnement de ces fusions d’étoiles à neutrons et sur la manière dont elles alimentent ces énormes explosions génératrices d’éléments.
Le Dr Samantha Oates, co-auteur de l’étude alors qu’elle était chercheuse postdoctorale à l’Université de Birmingham (maintenant chargée de cours à l’Université de Lancaster), a déclaré : « Il y a quelques années à peine, des découvertes comme celle-ci n’auraient pas été possibles, mais Grace à Télescope spatial James Webb nous pouvons observer ces fusions avec des détails exquis.
Le Dr Gompertz conclut : « Jusqu’à récemment, nous ne pensions pas que les fusions pourraient alimenter des sursauts gamma pendant plus de deux secondes. Notre prochain travail consiste à découvrir davantage de ces fusions de longue durée et à mieux comprendre ce qui les motive – et si des éléments encore plus lourds sont créés. Cette découverte a ouvert la porte à une compréhension transformatrice de notre univers et de son fonctionnement.
