Des mesures précises à l'aide de la collection de radiotélescopes de la National Science Foundation (NSF) ont montré qu'un jet étroit de particules se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière éjectée dans l'espace interstellaire juste après la fusion d'une paire d'étoiles à neutrons dans une galaxie à 130 millions d'années-lumière de la Terre. La fusion, qui a eu lieu en août 2017, a créé des ondes gravitationnelles, provoquant des vibrations dans l'espace. C'était le premier événement au cours duquel les ondes gravitationnelles et électromagnétiques, y compris les rayons gamma, les rayons X, la lumière visible et les ondes radio, ont été détectées immédiatement.
Les conséquences de la fusion, baptisée GW170817, pourraient être observées à travers des télescopes en orbite et au sol dans le monde entier. Les scientifiques ont noté que les caractéristiques des ondes résultantes ont changé au fil du temps et ont utilisé ces changements pour identifier la nature des phénomènes qui ont suivi la fusion.
Une question qui s'est démarquée, même des mois après la fusion, était de savoir si l'événement créait un flux étroit et rapide de matériaux qui se frayaient un chemin dans l'espace interstellaire. C'était très important, car de tels jets sont nécessaires pour créer le type de sursauts de rayonnement gamma qui, selon les théoriciens, auraient dû être causés par la fusion de paires d'étoiles à neutrons.
La réponse est venue lorsque les astronomes ont utilisé une combinaison du très long réseau de base de NSF (VLBA), du réseau à grande échelle de Karl Jansky (VLA) et du Green Bank Telescope (GBT) de Robert S. Byrd. Il a été constaté que l'emplacement de l'émission radio du confluent se déplaçait dans l'espace et que le mouvement était si rapide que seul un avion pouvait expliquer sa vitesse.
«Nous avons mesuré ce mouvement, qui s'est avéré être quatre fois plus rapide que la lumière. Cette illusion, appelée mouvement superluminique, se produit lorsque le jet est presque vers la Terre et que le matériau dans le jet approche de la vitesse de la lumière », ont déclaré Kunal Muli, Observatoire national de radioastronomie (NRAO) et Caltech.
Les astronomes ont observé l'objet 75 jours après la fusion, puis à nouveau 230 jours plus tard.
“Sur la base de notre analyse, ce jet est probablement très étroit, pas plus de 5 degrés de large et à seulement 20 degrés de la direction de la Terre”, a déclaré Adam Deller de l'Université de technologie de Swinburne. “Mais pour correspondre à nos observations, le matériau dans le jet a également dû exploser vers l'extérieur à plus de 97% plus vite que la vitesse de la lumière.”
Le scénario actuel de l'événement est que la fusion initiale de deux étoiles à neutrons superdenses a provoqué une explosion qui a poussé une coquille sphérique de débris vers l'extérieur. Les étoiles à neutrons se sont effondrées dans le trou noir, dont la puissante gravité a commencé à attirer des matériaux vers lui. Ce matériau a formé un disque à rotation rapide qui a généré une paire de jets se déplaçant vers l'extérieur de leurs pôles.
Au fur et à mesure que cet événement se déroulait, la question s'est posée de savoir si les jets émergeraient de l'enveloppe des débris de l'explosion d'origine. Les données d'observation ont montré que le jet interagissait avec les débris spatiaux, formant un large “ cocon '' de matériau, s'étendant vers l'extérieur. Le cocon s'est dilaté plus lentement que les jets.
“Notre interprétation est que le cocon a dominé l'émission radio jusqu'à environ 60 jours après la fusion, et plus tard les émissions ont été exposées au jet”, a déclaré Ore Gottlieb de l'Université de Tel Aviv, le théoricien principal de l'étude.
“Nous avons eu de la chance d'avoir pu observer cet événement, car si le jet était loin de la Terre, l'émission radio serait trop faible pour le détecter”, a ajouté Gregg Hollinan de Caltech.
Pour le moment, les scientifiques sont convaincus que la détection d'un jet rapide dans le GW170817 améliore considérablement le lien entre les fusions d'étoiles à neutrons et les sursauts gamma à court terme. Ils savent maintenant que les jets doivent être relativement dirigés vers la Terre pour détecter un sursaut gamma.
