Les astronomes ont observé une violente collision d’étoiles à neutrons – les restes d’étoiles effondrées – dans un endroit inhabituel : une minuscule et faible galaxie naine noyée dans un flux massif de gaz intergalactique. Cette découverte, réalisée à l’aide de l’observatoire de rayons X Chandra de la NASA et d’autres télescopes, explique pourquoi certains sursauts gamma (GRB) semblent apparaître depuis l’espace vide et comment des éléments lourds comme l’or et le platine peuvent être trouvés loin des centres galactiques.
La physique extrême des fusions d’étoiles à neutrons
Les étoiles à neutrons font partie des objets les plus denses de l’univers, formées lorsque des étoiles massives épuisent leur carburant et s’effondrent. Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en spirale l’une dans l’autre, elles créent une explosion catastrophique qui libère une immense énergie et forge des éléments lourds grâce à des réactions nucléaires rapides. Ces collisions sont des événements clés dans la production cosmique de matériaux plus lourds que le fer, notamment l’or, le platine et d’autres métaux précieux.
Pourquoi cette découverte est importante
Auparavant, les astronomes avaient documenté ces fusions principalement au sein de galaxies plus grandes et plus typiques. La nouvelle découverte montre que ces événements peuvent se produire dans des galaxies extrêmement petites, ou même dans les vides entre les galaxies, expliquant pourquoi certains GRB n’ont pas de galaxie hôte visible.
“Trouver une collision d’étoiles à neutrons là où nous l’avons fait change la donne”, a déclaré le Dr Simone Dichiara, astronome à la Penn State University. “Cela pourrait être la clé pour résoudre non pas une, mais deux questions importantes en astrophysique.”
Le lieu de cette fusion – à environ 4,7 milliards d’années-lumière – est intégré dans un vaste flux de gaz s’étendant sur 600 000 années-lumière, probablement le résultat de collisions galactiques passées. Cet environnement suggère que des étoiles à neutrons peuvent se former et entrer en collision dans ces régions chaotiques et riches en gaz entre les galaxies.
Comment la découverte a été faite
L’événement, désigné GRB 230906A, a été détecté pour la première fois le 6 septembre 2023 par le télescope spatial Fermi Gamma-ray de la NASA. Des observations ultérieures de Chandra, Swift et du télescope spatial Hubble ont permis d’identifier l’emplacement de l’explosion dans la faible galaxie naine. Les données combinées ont révélé que la collision s’est produite dans une région où des galaxies étaient déjà entrées en collision, déclenchant la formation d’étoiles et conduisant finalement à la fusion de deux étoiles à neutrons.
“Nous avons trouvé une collision dans une collision”, a déclaré le Dr Eleonora Troja, astronome à l’Université de Rome. “La collision de galaxies a déclenché une vague de formation d’étoiles qui, sur des centaines de millions d’années, a conduit à la naissance et à une éventuelle collision de ces étoiles à neutrons.”
Implications pour la distribution des éléments lourds
Cette découverte pourrait expliquer comment l’or et le platine sont observés dans les étoiles situées loin des noyaux galactiques. Les fusions d’étoiles à neutrons peuvent propager ces éléments lourds à la périphérie des galaxies, enrichissant ainsi les générations d’étoiles suivantes. Bien qu’une autre explication suggère que l’éclatement pourrait se situer derrière une autre galaxie lointaine, les chercheurs privilégient le scénario d’une galaxie naine.
Cette découverte met en évidence le pouvoir des collaborations multi-télescopes pour percer les mystères cosmiques et souligne que des événements astrophysiques extrêmes peuvent se produire même dans les endroits les plus inattendus.
En fin de compte, cette découverte renforce le fait que l’univers est bien plus complexe qu’on ne l’imaginait auparavant et que les fusions d’étoiles à neutrons pourraient être un phénomène plus courant que nous ne le pensions dans des environnements cosmiques inhabituels.
