Des astronomes découvrent le bang supersonique d’une puissante explosion invisible

Une équipe d’astronomes a détecté le bang supersoniqued’une explosion cosmique extrêmement puissante, même si cette dernière était totalement invisible.

Depuis des années, les astronomes cherchent partout dans le ciel un exemple de ce phénomène étrange, connu sous le nom de « orphan afterglow » (rémanent orphelin ou lueur orpheline) et ils en ont enfin trouvé un.

L’éruption titanesque, connue sous le nom de sursaut de rayons gamma(SRG), a été générée par l’effondrement d’une étoile massive dans une galaxie à près de 300 millions d’années-lumière de la Terre. Au cours du processus, l’étoile s’est effondrée en une étoile dense appelée magnétar, ou plus probablement, en un trou noir.

Image d’entête : représentation artistique d’un sursaut de rayons gamma. Des jets de matière en mouvement rapide sont propulsés vers l’extérieur à travers une enveloppe sphérique de matière éjectée lors de l’explosion initiale d’une étoile massive et de son effondrement dans un trou noir. (Bill Saxton/ NRAO/AUI/NSF)

Typiquement, les SRG libèrent une quantité prodigieuse d’énergie, autant que le Soleil en libèrerait sur une période de 10 milliards d’années.

L’explosion génère deux jets de rayons gamma qui sortent de l’étoile qui s’effondre dans des directions opposées à une vitesse proche de celle de la lumière. Lorsque ces jets sont dirigés vers la Terre, les astronomes les voient comme des éclairs/ sursauts intenses de rayons gamma.

Mais, les jets SRB sont très étroits, et parce que les jets de cette étoile en train de s’effondrer n’étaient pas dirigés vers nous, le SRB lui-même était complètement indétectable.

Cependant, les jets du SRB se sont écrasés sur le gaz qui entourait l’étoile originale, produisant une énorme onde de choc semblable à un bang sonore. Cela a réchauffé le gaz, produisant une lueur qui a rayonné de l’énergie radio dans toutes les directions.

Selon Bryan Gaensler, directeur du Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics de l’université de Toronto (Canada) et coauteur de l’étude décrivant l’observation :

C’est la première fois que quelqu’un a pu capturer le bang d’une explosion SRB invisible. Dans le passé, les gens ont soit vu l’explosion et ont ensuite vu le bang, soit à une ou deux occasions ont vu le bang et ont ensuite regardé en arrière pour récupérer l’explosion après coup. Mais ici, nous avons vu le bang, et pourtant l’explosion précédente semble complètement absente vue de la Terre.

Les chercheurs ont fait cette découverte en comparant les données des précédents relevés radio du ciel avec les données du Very Large Array Sky Survey (VLASS), réalisé avec le Karl G. Jansky Very Large Array au Nouveau-Mexique.

Selon Casey Law, de l’université de Californie à Berkeley et auteur principal de l’étude :

Nous avons comparé les images d’anciennes cartes du ciel et trouvé une source radio qui n’était plus visible aujourd’hui dans le VLASS. En observant la source radio dans les autres anciennes données, on s’aperçoit qu’elle se trouvait dans une galaxie relativement proche, et dans les années 1990, elle était aussi lumineuse que les explosions les plus importantes connues, les sursauts de rayons gamma.

L’éclat de la source, ainsi que son évolution au fil des décennies, sont des indices qu’elle provient d’un SRG. Un autre est qu’il a été trouvé là où les astronomes s’attendaient à trouver des SRB : dans une galaxie relativement petite, d’un type connu sous le nom de galaxies naines.

Cette découverte permet de mieux comprendre la nature des SRB et de leurs jets. Étant donné qu’ils sont dirigés dans des directions aléatoires par rapport à nous, la fraction que nous voyons de la Terre dépend de la largeur ou de l’étroitesse des jets et selon Law :

En comparant le nombre de rémanents  orphelins à ceux avec des SRB les précédents, nous pouvons mesurer cette fraction avec beaucoup plus de précision qu’auparavant.

L’analyse promet également un recensement beaucoup plus précis des SRG, rendu possible grâce aux relevés radio astronomiques modernes qui balayent de grandes parties du ciel. Par exemple, au cours des 7 prochaines années, le VLASS effectuera 3 analyses complètes de 80 % du ciel.

Selon Gaensler :

Cela montre les capacités passionnantes de la nouvelle génération de relevés radio à grand champ. Il y a des explosions et des fusées éclairantes dramatiques et dynamiques, mais nous ne pouvons les trouver que si nous pouvons constamment patrouiller le ciel pour voir ce qui change.

L’étude publiée dans Astrophysical Journal Letters  : Discovery of the Luminous, Decades-Long, Extragalactic Radio Transient FIRST J141918.9+394036 sur le site du Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics : Astronomers Discover Sonic Boom From Powerful Unseen Explosion.