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L'inventaire le plus robuste à ce jour répertorie les galaxies hôtes et les caractéristiques des SGRB

Une équipe d’astronomes dirigée par l’Université Northwestern a développé l’inventaire le furthermore complet à ce jour des galaxies d’où proviennent les sursauts gamma courts (SGRB).

À l’aide de plusieurs instruments très sensibles et d’une modélisation sophistiquée des galaxies, les chercheurs ont identifié les foyers galactiques de 84 SGRB et sondé les caractéristiques de 69 des galaxies hôtes identifiées. Parmi leurs découvertes, ils ont découvert qu’environ 85% des SGRB étudiés proviennent de jeunes galaxies en development energetic d’étoiles.

Les astronomes ont également découvert que davantage de SGRB se produisaient à des époques antérieures, lorsque l’univers était beaucoup furthermore jeune – et à de in addition grandes distances des centres de leurs galaxies hôtes – qu’on ne le savait auparavant. Étonnamment, plusieurs SGRB ont été repérés bien en dehors de leurs galaxies hôtes – comme s’ils avaient été “expulsés”, une découverte qui soulève des questions quant à la façon dont ils ont pu voyager si loin.

“Il s’agit du plus grand catalogue de galaxies hôtes SGRB à avoir jamais existé, nous nous attendons donc à ce qu’il soit l’étalon-or pour de nombreuses années à venir”, a déclaré Anya Nugent, une étudiante diplômée du Nord-Ouest qui a dirigé l’étude axée sur la modélisation des galaxies hôtes. “Construire ce catalogue et enfin avoir suffisamment de galaxies hôtes pour voir des modèles et tirer des conclusions significatives est exactement ce dont le domaine avait besoin pour pousser notre compréhension de ces événements fantastiques et de ce qui arrive aux étoiles après leur mort.”

L’équipe publiera deux articles détaillant le nouveau catalogue. Les deux articles or blog posts seront publiés le lundi 21 novembre dans The Astrophysical Journal. Parce que les SGRB sont parmi les explosions les in addition brillantes de l’univers, l’équipe appelle son catalogue Vibrant (Broadband Repository for Investigating Gamma-ray burst Host Traits). Tous les produits de données et de modélisation de Brilliant sont accessibles au general public en ligne pour une utilisation communautaire.

Nugent est étudiant diplômé en physique et en astronomie au Weinberg Faculty of Arts and Sciences de Northwestern et membre du Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA). Elle est conseillée par Wen-fai Fong, professeur adjoint de physique et d’astronomie à Weinberg et membre clé du CIERA, qui a dirigé une deuxième étude axée sur les observations d’hôtes SGRB.

Référence pour les futures comparaisons

Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision, elles génèrent des éclairs momentanés de lumière gamma extreme, appelés SGRB. Alors que les rayons gamma ne durent que quelques secondes, la lumière optique peut continuer pendant des heures avant de s’estomper en dessous des niveaux de détection (un événement appelé rémanence). Les SGRB font partie des explosions les additionally lumineuses de l’univers avec, tout au plus, une douzaine détectées et repérées chaque année. Ils représentent actuellement le seul moyen d’étudier et de comprendre une massive inhabitants de systèmes d’étoiles à neutrons en fusion.

Depuis que l’observatoire Neil Gehrels Swift de la NASA a découvert pour la première fois une rémanence SGRB en 2005, les astronomes ont passé les 17 dernières années à essayer de comprendre quelles galaxies produisent ces sursauts puissants. Les étoiles d’une galaxie peuvent donner un aperçu des conditions environnementales nécessaires à la generation de SGRB et peuvent relier les sursauts mystérieux à leurs origines de fusion d’étoiles à neutrons. Jusqu’à présent, un seul SGRB (GRB 170817A) a une origine confirmée de fusion d’étoiles à neutrons – car or truck il a été détecté quelques secondes seulement après que des détecteurs d’ondes gravitationnelles ont observé la fusion binaire d’étoiles à neutrons (GW170817).

“Dans une décennie, la prochaine génération d’observatoires d’ondes gravitationnelles sera capable de détecter les fusions d’étoiles à neutrons aux mêmes distances que nous le faisons aujourd’hui avec les SGRB”, a déclaré Fong. “Ainsi, notre catalogue servira de référence pour la comparaison avec les futures détections de fusions d’étoiles à neutrons.”

“Le catalogue peut vraiment avoir des impacts au-delà d’une seule classe de transitoires comme les SGRB”, a déclaré Yuxin “Vic” Dong, co-auteur de l’étude et docteur en astrophysique. étudiant à Northwestern. “Avec la richesse des données et des résultats présentés dans le catalogue, je pense qu’une variété de projets de recherche en feront use, peut-être même d’une manière à laquelle nous n’avons pas encore pensé.”

Aperçu des systèmes d’étoiles à neutrons

Pour créer le catalogue, les chercheurs ont utilisé plusieurs instruments très sensibles de l’observatoire WM Keck, des observatoires Gemini, de l’observatoire MMT, de l’observatoire du grand télescope binoculaire et des télescopes Magellan de l’observatoire Las Campanas pour capturer l’imagerie profonde et la spectroscopie de certaines des galaxies les moreover faibles. identifiés dans l’enquête auprès des hôtes SGRB. L’équipe a également utilisé les données de deux des grands observatoires de la NASA, le télescope spatial Hubble et le télescope spatial Spitzer.

Avant ces nouvelles études, les astronomes ont caractérisé les galaxies hôtes à partir de seulement quelques dizaines de SGRB. Le nouveau catalogue est le quadruple du nombre d’échantillons existants. Avec l’avantage d’un ensemble de données beaucoup as well as critical, le catalogue montre que les galaxies hôtes SGRB peuvent être soit jeunes et en development d’étoiles, soit anciennes et proches de la mort. Cela signifie que les systèmes d’étoiles à neutrons se forment dans un significant éventail d’environnements et que beaucoup d’entre eux ont des échelles de temps de formation à fusion rapides. Parce que les fusions d’étoiles à neutrons créent des éléments lourds comme l’or et le platine, les données du catalogue permettront également aux scientifiques de mieux comprendre quand les métaux précieux ont été créés pour la première fois dans l’univers.

“Nous soupçonnons que les SGRB moreover jeunes que nous avons trouvés dans les galaxies hôtes in addition jeunes proviennent de systèmes stellaires binaires qui se sont formés lors d’une” rafale “de formation d’étoiles et sont si étroitement liés qu’ils peuvent fusionner très rapidement”, a déclaré Nugent. “Des théories de longue day suggèrent qu’il doit y avoir des moyens de fusionner rapidement des étoiles à neutrons, mais, jusqu’à présent, nous n’avons pas pu en être témoins. Nous trouvons des preuves d’anciens SGRB dans les galaxies qui sont beaucoup moreover anciennes et croyons que les étoiles de ces les galaxies ont mis in addition de temps à previous un binaire ou étaient un système binaire qui était encore as well as séparé. Par conséquent, celles-ci ont mis additionally de temps à fusionner.

Potentiel de JWST

Avec la capacité de détecter les galaxies hôtes les additionally faibles depuis les tout premiers temps de l’univers, le nouvel observatoire infrarouge phare de la NASA, le télescope spatial James Webb (JWST), est sur le point de faire progresser la compréhension des fusions d’étoiles à neutrons et de savoir jusqu’où elles remontent dans le temps. a commencé.

“Je suis très enthousiaste à l’idée d’utiliser JWST pour sonder as well as profondément les foyers de ces événements rares et explosifs”, a déclaré Nugent. “La capacité de JWST à observer des galaxies faibles dans l’univers pourrait découvrir davantage de galaxies hôtes SGRB qui échappent actuellement à la détection, révélant peut-être même une populace manquante et un lien avec l’univers primitif.”

“J’ai commencé les observations pour ce projet il y a 10 ans, et c’était tellement gratifiant de pouvoir passer le flambeau à la prochaine génération de chercheurs”, a déclaré Fong. “C’est l’une des as well as grandes joies de ma carrière de voir des années de travail prendre vie dans ce catalogue, grâce aux jeunes chercheurs qui ont vraiment fait passer cette étude au niveau supérieur.”

Les études ont été soutenues par la Nationwide Science Foundation (numéros de prix AST-1814782 et AST-2047919), la David and Lucile Packard Basis, la Alfred P. Sloan Basis et la Analysis Company for Scientific Improvement.