Chandra enquête sur un mystère aux rayons X de l’épique Kilonova

Pour la première fois, les astronomes étudient les conséquences d'une kilonova – une explosion d'énergie épique qui se produit lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision et fusionnent. La NASA l'a utilisé Chandra X-ray Observatory pour observer la kilonova GW170817, et les observations ont soulevé des questions inattendues.

Les étoiles à neutrons sont parmi les objets les plus denses de l'univers, et lorsqu'elles entrent en collision, c'est avec une telle force qu'elles créent des ondulations dans l'espace-temps, appelées ondes gravitationnelles. Ces ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois en 2017, dans un signal appelé GW170817. Même quatre ans plus tard, les astronomes ont pu voir les séquelles de cet événement dans la longueur d'onde des rayons X. "Nous sommes entrés en territoire inexploré ici en étudiant les conséquences d'une fusion d'étoiles à neutrons", a déclaré Aprajita Hajela, auteur principal de la nouvelle recherche, dans un communiqué .

Il y avait cependant quelque chose d'étrange dans les lectures de rayons X de cet événement. Lorsque la fusion a été détectée pour la première fois, Chandra s'est rapidement déplacé pour observer la paire mais, malgré l'éclat épique de lumière visible et infrarouge de la collision, aucun rayon X n'a ​​été observé. Mais quand Chandra a regardé à nouveau, neuf jours plus tard, il a trouvé des rayons X.

Les chercheurs pensent que cela aurait pu se produire parce que la collision a provoqué des jets de rayons X qui ont été projetés sous différents angles, c'est pourquoi Chandra ne les a pas vus au début parce qu'ils étaient dirigés loin de la Terre. Au fil du temps, les jets ont ralenti et se sont élargis jusqu'à ce qu'ils deviennent visibles. Une autre découverte étrange était que les rayons X s'affaiblissaient depuis 2018, mais en mars 2020, cela s'est arrêté et les rayons X sont restés à la même luminosité. Cela fait penser aux chercheurs que les jets ne sont pas la seule source de rayons X issus de la fusion.

"Le fait que les rayons X aient cessé de s'estomper rapidement était notre meilleure preuve à ce jour que quelque chose en plus d'un jet est détecté dans les rayons X dans cette source", a déclaré la co-auteur Raffaella Margutti de l'Université de Californie à Berkeley. "Une source complètement différente de rayons X semble être nécessaire pour expliquer ce que nous voyons."

Il y a deux explications possibles à cela. Soit les débris de la fusion se sont étendus au point qu'ils ont créé une onde de choc, comme un bang sonique. Ou il se pourrait que la fusion ait créé un nouveau trou noir et que les émissions proviennent de matières tombant dans ce trou noir. Pour savoir lequel de ces éléments est correct, les chercheurs continueront à examiner à la fois les rayons X et les ondes radio de la source.

"Ce serait soit la première fois que nous voyions une rémanence de kilonova, soit la première fois que nous voyions de la matière tomber dans un trou noir après une fusion d'étoiles à neutrons", a déclaré le co-auteur Joe Bright, également de l'Université de Californie à Berkeley. "L'un ou l'autre résultat serait extrêmement excitant."