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La rafale de rayons gamma à 10 milliards d’années-lumière offre un aperçu du premier univers

Un court sursaut gamma connu des astronomes sous le nom de SGRB181123B est le deuxième SGRB bien établi le plus éloigné jamais vu, et le plus éloigné jamais connu pour afficher une rémanence optique. L’examen de cet objet pourrait révéler des données sur le comportement des étoiles les plus denses de l’Univers à une époque où notre Univers était encore dans son adolescence.

Les sursauts gamma courts ces événements incroyablement de courte durée

Les sursauts gamma courts sont des événements incroyablement de courte durée (qui durent parfois quelques heures avant de disparaître), se produisant loin de la Terre. Ces caractéristiques se combinent pour rendre ces événements notoirement difficiles à détecter et à étudier.

La découverte d’un tel événement il y a près de deux ans a conduit à une coalition hâtive de télescopes visant l’objet énigmatique.

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L’Observatoire Gemini North à Hawaï a rapidement confirmé la découverte par le télescope spatial Neil Gehrels Swift Observatory d’un événement rare. Crédit image: Observatoire Gemini / Image AURA par Joy Pollard

«Nous ne nous attendions certainement pas à découvrir un SGRB lointain, car ils sont extrêmement rares et très faibles. Nous effectuons une «criminalistique» avec des télescopes pour comprendre son environnement local, car à quoi ressemble sa galaxie d’origine peut nous en dire long sur la physique sous-jacente de ces systèmes », a déclaré Dr Wen-fai Fong, professeur adjoint au Département de physique et d’astronomie de l’Université Northwestern.

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Une impression d’artiste de la façon dont GRB181123B se compare à d’autres sursauts gamma courts. Il s’agit du deuxième sursaut de rayons gamma court le plus éloigné jamais détecté et le plus éloigné à avoir capturé sa rémanence optique. Sauf lorsqu’ils sont détectés par des observatoires d’ondes gravitationnelles, les sursauts gamma ne peuvent être détectés depuis la Terre que lorsque leurs jets d’énergie sont pointés vers nous. Crédit: Observatoire international des Gémeaux / NOIRLab / NSF / AURA / J. Pollard / K. Paterson & W. Fong (Université Northwestern); Traitement d’image: Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin

Le soir de Thanksgiving en 2018, les astronomes ont découvert un festin de données de l’observatoire Neil Gehrels Swift, révélant un SGRB. L’équipe chargée des observations pour l’observatoire spatial a contacté des astronomes à l’un des plus grands télescopes terrestres du monde, Gémeaux Nord sur Mauna Kea à Hawaï.

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«C’était irréel. J’étais à New York avec ma famille et j’avais fini de prendre un grand dîner de Thanksgiving. Au moment où je m’étais endormi, l’alerte s’est déclenchée et m’a réveillé. Bien que quelque peu ennuyeux, vous ne savez jamais quand vous allez décrocher une grande découverte comme celle-ci! J’ai immédiatement déclenché les observations des Gémeaux et informé Kerry. Heureusement, elle était en train d’observer à Keck cette nuit-là et a été en mesure de réorganiser son plan d’observation original et de rejoindre le télescope vers le SGRB », se souvient Wen-fai.

L’Observatoire international Gemini (un programme du NOIRLab de la NSF), a rapidement confirmé la découverte, en utilisant leur télescope de 8,1 mètres sur Mauna Kea. Les astronomes là-bas ont également daté l’événement aux années «adolescentes» de l’Univers, moins de quatre milliards d’années après le Big Bang.

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La rémanence de SGRB181123B, capturée par le télescope Gemini North. La rémanence est marquée d’un cercle. Crédit d’image: Crédit: Observatoire international des Gémeaux / NOIRLab / NSF / AURA / K. Paterson et W. Fong (Université Northwestern). Traitement d’image: Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani & Davide de Martin

«Nous avons profité des capacités de réponse rapide uniques et de la sensibilité exquise de Gemini North et de son imageur GMOS pour obtenir des observations approfondies de la rafale quelques heures seulement après sa découverte. Les images des Gémeaux étaient très nettes et nous ont permis de localiser l’emplacement d’une galaxie spécifique », a déclaré Kerry Paterson du Centre Interdisciplinaire d’Exploration et de Recherche en Astrophysique (CIERA) de l’Université Northwestern.

Ces observations ont été renforcées par les données enregistrées à la Observatoire WM Keck à Hawaï et le télescope multi-miroirs (MMT) à l’observatoire Fred Lawrence Whipple sur le mont Hopkins en Arizona.

Ce fut un triomphe pour cette collaboration internationale d’astronomes, mettant rapidement en réseau plusieurs observatoires, pour observer cet événement de courte durée.

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