James Webb observe la fusion d’étoiles créant des éléments lourds

Hibou Gourou

À ses débuts, l’univers était composé principalement d’hydrogène et d’hélium. Tous les autres éléments plus lourds qui composent l’univers qui nous entoure aujourd’hui ont été créés au fil du temps, et on pense qu’ils ont été créés principalement dans les étoiles. Les étoiles créent en elles des éléments lourds au cours du processus de fusion, et lorsque ces étoiles atteignent la fin de leur vie, elles peuvent exploser en supernovas, propageant ces éléments dans l'environnement qui les entoure.

C'est ainsi que sont créés des éléments plus lourds comme ceux du fer. Mais pour les éléments les plus lourds, le processus serait différent . Ceux-ci ne sont pas créés au sein des noyaux stellaires, mais dans des environnements extrêmes tels que la fusion d’étoiles, lorsque des forces massives créent des environnements extrêmement denses qui forgent de nouveaux éléments.

Aujourd’hui, le télescope spatial James Webb a détecté pour la première fois certains de ces éléments lourds créés lors d’une fusion d’étoiles. Les chercheurs ont utilisé le télescope pour observer les effets d'une kilonova , une énorme décharge d'énergie qui se produit lorsque deux étoiles à neutrons fusionnent. L’événement a créé un sursaut gamma particulièrement brillant qui a permis aux chercheurs de se concentrer et d’identifier l’emplacement de la fusion.

Une équipe de scientifiques a utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA 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.
Une équipe de scientifiques a utilisé le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA 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. NASA, ESA, CSA, STScI, A. Levan (IMAPP, Warw), A. Pagan (STScI)

Webb a observé l'élément tellure éjecté par la kilonova, qui a probablement été créée lors de la fusion. Bien que les scientifiques aient longtemps émis l'hypothèse que c'est ainsi que des éléments lourds pourraient être créés, c'est la première fois que des preuves aussi directes sont observées, car les kilonovas sont des événements rares et brefs. La luminosité particulière du sursaut gamma GRB 230307A a été essentielle pour aider à localiser cet événement.

"Webb fournit un coup de pouce phénoménal et peut trouver des éléments encore plus lourds", a déclaré Ben Gompertz, co-auteur de l'étude à l'Université de Birmingham au Royaume-Uni. « À mesure que nous obtiendrons des observations plus fréquentes, les modèles s’amélioreront et le spectre pourra évoluer davantage dans le temps. Webb a certainement ouvert la porte à beaucoup plus de choses, et ses capacités seront complètement transformatrices pour notre compréhension de l’Univers. »

La recherche est publiée dans la revue Nature .