Les lumières les plus brillantes de l’univers scintillent parce que les violentes éjections de gaz des étoiles mourantes vacillent.

C’est le constat d’une étude publiée mercredi dans lettres de journal astrophysique, dans laquelle une équipe d’astrophysiciens de la Northwestern University dans l’Illinois a utilisé des modèles informatiques pour mieux comprendre les collapsars : des étoiles massives et mourantes en train de s’effondrer pour former des trous noirs. On pense que lorsque les étoiles meurent, elles génèrent des sursauts gamma, ou GRB, des éclairs de lumière incroyablement brillants mais brefs qui, jusqu’à présent, ont déconcerté les scientifiques parce qu’ils clignotent eux aussi.

La nouvelle étude permet non seulement aux scientifiques de mieux comprendre comment se forment les trous noirs et pourquoi les GRB scintillent, mais elle pourrait les obliger à revoir complètement leur compréhension de la prévalence des GRB dans le cosmos.

Lorsque des étoiles extrêmement massives manquent de carburant pour entretenir leurs feux thermonucléaires, elles s’effondrent sous leur propre poids pour former un trou noir. Mais toute la masse de l’étoile ne disparaît pas d’un coup dans le trou noir, et comme le gaz stellaire est comprimé dans un disque en rotation dans le cœur de l’étoile lorsqu’il tombe dans le trou noir, il génère d’énormes énergies, qui explosent vers l’extérieur. comme un jet de gaz chaud et de rayonnement.

Ces jets sont les événements les plus puissants de l’univers », a déclaré Ore Gottlieb, astrophysicien de l’Université Northwestern et auteur de l’étude, dans un communiqué. « Des études antérieures ont tenté de comprendre leur fonctionnement, mais ces études étaient limitées par la puissance de calcul et devaient inclure de nombreuses hypothèses. Nous avons pu modéliser toute l’évolution de l’avion.

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Leur modèle a montré que les jets ne génèrent des GRB qu’une fois qu’ils traversent ce qui reste de l’étoile et sortent dans l’espace.

« Le jet génère un GRB lorsqu’il atteint environ 30 fois la taille de l’étoile, ou un million de fois la taille du trou noir », a déclaré Gottlieb. « En d’autres termes, si le trou noir a la taille d’un ballon de plage, le jet doit s’étendre à la taille de la France avant de pouvoir produire un GRB. »

Le modèle a également montré qu’au fur et à mesure que les jets se dirigent vers l’espace, davantage de matière stellaire tombe sur le disque en rotation de gaz magnétisé tombant dans le trou noir. Cela incline le disque, le faisant vaciller ainsi que les jets.

Ainsi, au lieu que les GRB clignotent d’avant en arrière jusqu’à une luminosité extrême, il s’avère qu’ils apparaissent et disparaissent du point de vue de l’observateur lorsque le disque vacille.

Mais cela a des implications pour les GRB en général.

Ces sursauts de courte durée étaient déjà considérés comme rares, avec seulement un pour cent des collapsars produisant des GRB. Mais la nature oscillante des jets signifie qu’il devrait y avoir plus d’opportunités pour les astronomes d’attraper les GRB au fur et à mesure qu’ils apparaissent, et les chercheurs concluent qu’ils devraient être environ 10 fois plus observables qu’ils ne le sont réellement.

« Wobble augmente la quantité de GRB détectable, corrigeant ainsi le taux observé au vrai [of GRBs] c’est plus petit », a déclaré Gottlieb. « Si nous perdons moins de GRB, alors il y a moins de GRB dans le ciel. »

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Cette idée pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les derniers moments de la vie des étoiles massives et comment elles forment des trous noirs, puisqu’une explication de la rareté des GRB est que les jets générés dans la plupart des collapsars ne traversent jamais la masse restante de l’étoile.

« L’étude des jets nous permet de ‘voir’ ce qui se passe à l’intérieur de l’étoile lorsqu’elle s’effondre », a déclaré Gottlieb. « Sinon, il est difficile de savoir ce qui se passe dans une étoile effondrée car la lumière ne peut pas s’échapper de l’intérieur de l’étoile. Mais nous pouvons apprendre de l’émission du jet. »