Un si précieux signal : les ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de 2 étoiles à neutrons

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24 janvier 2018

Le 17 Août 2017, les détecteurs d’ondes gravitationnelles LIGO-VIRGO enregistrent 30 précieuses secondes de signal : il s’agit d’une fusion de 2 étoiles à neutrons. Pourquoi est-ce fantastique ? Car, étant donné que les étoiles à neutrons (de très petites et denses étoiles) émettent de la lumière, c’est la première fois que des signaux lumineux vont pouvoir être observés en même temps que les ondes gravitationnelles !

Les ondes gravitationnelles sont des oscillations de la courbure de l’espace temps. Nous émettons tous des ondes gravitationnelles. Cependant pour que ces oscillations de la courbure soient détectables il faut des évènements extrêmes tels que la fusion de deux trous noirs ou, dans le cas présent, de deux étoiles à neutrons. Les ondes gravitationnelles prouvent la validité de la théorie de la relativité générale d’Einstein.

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Figure 1. Vue d’artiste d’une fusion d’étoiles à neutrons avec un sursaut gamma court, Crédit : Caltech

Environ deux secondes après la détection de la fusion par LIGO, le télescope spatial FERMI repère un sursaut gamma court : une émission très brillante et à très haute énergie. C’est l’euphorie (du moins pour les astrophysiciens) ! Ceci confirme une hypothèse émise en 1989 par des chercheurs israéliens dont David Eichler de l’Université Ben Gourion du Néguev.

Quelques minutes plus tard, la moitié des télescopes du monde pointent vers la zone du ciel où a eu lieu la fusion : les observations débutent. C’est une nouvelle surprise ! Lors de la fusion des deux étoiles à neutrons, de la matière est éjectée, cette matière étant extrêmement riche en neutrons. Par conséquent, elle est le siège de réactions rares permettant la formation des éléments chimiques plus lourd que le fer. L’or sur terre provient, par exemple, de la fusion d’étoiles à neutrons.
Mais ce n’est pas tout, le sursaut gamma court interagit avec la matière éjectée, formant un cocon. Ce cocon interagit à son tour avec le milieu extérieur, émettant une rémanence. Cette rémanence est le dernier élément à être observé, mais aussi celui qui dure le plus longtemps.
J’ai eu la chance de débuter les calculs d’une telle rémanence plusieurs mois avant l’événement. Aujourd’hui nous améliorons ces calculs et espérons qu’ils expliqueront les futures observations.

Pour en savoir plus :

Rédactrice : Odélia Teboul, doctorante à l’Université hébraïque de Jérusalem

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