Sirènes cosmiques : comment les sursauts gamma révèlent les fusions d'étoiles express
Deux noyaux de neutrons entrent en collision, et l'espace autour d'eux tremble, comme la surface d'un étang après qu'on y a jeté une pierre. Ces frémissements sont captés par d'immenses détecteurs d'ondes gravitationnelles. Et si la collision éjecte un faisceau étroit de rayons gamma, les télescopes spatiaux l'observent sous la forme d'un sursaut gamma court.
Les deux signaux racontent le même événement, mais ils ne coïncident pas toujours en nombre. Les données récentes des détecteurs LIGO, Virgo et KAGRA ont montré moins de fusions d'étoiles à neutrons que ce que laissait attendre le nombre de sursauts gamma. Les astrophysiciens ont vérifié : peut-on expliquer la différence si les jets de plasma issus de la fusion ne partent pas dans toutes les directions, mais seulement sous un certain angle ?
Il s'avère que si plus de la moitié des fusions d'étoiles à neutrons produisent un jet avec un angle d'ouverture d'au moins 10 degrés, alors le nombre de sursauts gamma et de signaux gravitationnels concorde. En revanche, pour des jets étroits de 6 degrés, il faudrait que les sursauts gamma soient moins nombreux que ne le suggèrent certaines estimations.
Les fusions d'étoiles à neutrons avec des trous noirs contribuent également, mais de manière modeste — environ 6 à 16 % de tous les sursauts gamma courts. Elles ne peuvent pas expliquer les estimations les plus élevées de la fréquence des sursauts, mais elles ne contredisent pas non plus le tableau général.
Ainsi, pour l'instant, les données ne se contredisent pas. Les principales sources de sursauts gamma courts restent les fusions de deux étoiles à neutrons, et leurs jets sont plus souvent larges qu'étroits.
Un sursaut gamma court dure moins de deux secondes, mais pendant ce temps, il libère autant d'énergie que le Soleil en émettra pendant toute sa vie.
Dans le film « Interstellar », la fusion de trous noirs génère des ondes gravitationnelles que les héros utilisent pour communiquer — un principe similaire sous-tend les observations des fusions d'étoiles à neutrons.