Une équipe internationale d’astronomes a détecté une nouvelle kilonova associée à un sursaut gamma (GRB) proche connu sous le nom de GRB 211211A. La découverte, rapportée dans un article publié le 22 avril sur arXiv.org, pourrait améliorer notre compréhension de l’origine et de la nature des GRB encore mystérieux.
Les kilonovae (également appelées supernovae à processus r) sont des événements transitoires qui se produisent lorsque deux objets compacts, comme des étoiles à neutrons, fusionnent. On suppose qu’ils émettent de courts sursauts gamma et un fort rayonnement électromagnétique en raison de la désintégration radioactive des noyaux lourds du processus r. À ce jour, les kilonovae sont la seule source observée de nucléosynthèse du processus r dans l’univers et peuvent être responsables de la création de la majorité des éléments plus lourds que le fer.
GRB 211211A a été identifié le 21 décembre 2021 par le Burst Alert Telescope (BAT) à bord du vaisseau spatial Swift de la NASA, à une distance d’environ 1,14 milliard d’années-lumière. Il a duré environ 51,37 secondes et sa dureté spectrale s’est avérée proche de la moyenne de la population RVB longue. La courbe de lumière de cette salve est constituée de plusieurs impulsions superposées présentant peu d’évolution spectrale.
Un groupe de chercheurs dirigé par Jillian Rastinejad de l’Université Northwestern à Evanston, Illinois, a mené une campagne d’observation de suivi multi-longueurs d’onde de GRB 211211A afin de mieux comprendre sa nature. À cette fin, ils ont utilisé des instruments tels que le télescope optique nordique (NOT), l’observatoire de Calar Alto ou le Karl Jansky Very Large Array (VLA).
L’imagerie optique de ce GRB a révélé une source non répertoriée qui s’estompe rapidement au cours des trois premiers jours après l’éclatement. Observations complémentaires en bande K avec le télescope Gemini-North, source détectée avec une luminosité en bande K de 22,4 mag, indiquant un fort excès infrarouge par rapport à la courbe de lumière rémanente optique. Par la suite, l’imagerie NOT réalisée 17 jours après le sursaut a identifié une supernova associée (SN).
Les résultats suggèrent que ce SN est bien une kilonova. Les chercheurs ont découvert que la fusion supposée avait éjecté environ 0,04 masse solaire de matériau riche en processus r. Ceci est cohérent avec la fusion de deux étoiles à neutrons avec des masses proches de 1,4 masse solaire.
« Si nous supposons que le binaire progéniteur se compose de deux étoiles à neutrons et utilisons les prédictions des simulations de fusion pour contraindre les masses et les vitesses relatives des composants, nous obtenons un bon ajustement avec un binaire de 1,4 + 1,3 masses solaires produisant ≈ 0,02 masses solaires d’éjecta, bien que faire correspondre la luminosité le premier jour peut nécessiter un chauffage supplémentaire par le jet GRB sur l’échelle de temps d’une minute de l’éclatement », ont expliqué les astronomes.
Selon les auteurs de l’article, leur détection d’une kilonova après un long GRB implique que les taux actuels de fusion d’étoiles à neutrons calculés à partir de courts GRB pourraient sous-estimer la population réelle. Ils supposent que les fusions liées aux GRB de longue durée peuvent contribuer de manière significative, à la fois au taux de fusion des objets compacts et à l’enrichissement des r-processus.
JC Rastinejad et al, A Kilonova suite à une rafale de rayons gamma de longue durée à 350 Mpc. arXiv:2204.10864v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2204.10864
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