Une puissante kilonova bouleverse nos certitudes sur les sursauts gamma

Le 11 décembre 2021, les détecteurs X et gamma à bord des satellites Swift et Fermi ont signalé une émission gamma très puissante, d'une durée de près d'une minute, typique d'un sursaut gamma long produit par l’effondrement sur elle-même d’une étoile massive. Une équipe de scientifiques - dont l’un d’entre eux est rattaché à un laboratoire CNRS-INSU – s’est lancée dans une campagne multi-longueur d'onde. En premier lieu, le phénomène étant situé près d’une galaxie connue, l’étude spectroscopique de la lumière de la galaxie, au Nordic Optical Telescope (NOT – Iles Canaries, Espagne) a permis de préciser sa distance : un milliard d’années-lumière seulement (les sursauts habituels sont plutôt distants de 5 ou 10 milliards d’années-lumière).

Leurs observations, à l’observatoire Calar Alto (Almeria, Espagne), ont tout de suite surpris, à cause de la diminution rapide de l’éclat, en lumière visible, tandis que, en infrarouge, au télescope Gemini North (Hawai, USA) l’objet était au contraire toujours très actif. L'observation s’est poursuivie avec le Hubble Space Telescope, Gemini et le Grand Télescope des Canaries.

La conclusion de toutes les mesures montre que le comportement observé est caractéristique d’une kilonova, phénomène qui est produit par la collision de deux étoiles à neutrons et où sont synthétisés les éléments lourds de l’univers, tels que l’or. La courbe de lumière est d’ailleurs très proche de celle de AT2017gfo qui était due de façon certaine (grâce aux ondes gravitationnelles vues par LIGO et Virgo), à la collision de deux étoiles à neutrons. Ces observations uniques remettent en cause notre classification des sursauts gamma, car les kilonovas ne sont pas censées être associées à des sursauts gamma longs, mais plutôt à des sursauts avec une émission beaucoup plus brève (<~2 s), appelés sursauts gamma courts. Ce résultat ouvre des questions sur la formation des jets qui intriguent la communauté car, selon les modèles de collision d’étoiles à neutrons, l’émission gamma dans le jet ne peut pas durer, comme ici, des dizaines de secondes. Le mystère est à résoudre.