Les jets « transluminiques » ont été découverts associés à des quasars. Mais des observations de Hubble jointes à celles d'autres instruments ont montré que la kilonova accompagnant la source d'ondes gravitationnelles GW170817 en a produit aussi.

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On se souvient de l'annonce spectaculaire de la détection par LigoLigo et VirgoVirgo de la source d'ondes gravitationnellesondes gravitationnelles GW170817. Les deux instruments, respectivement aux États-Unis et en Europe, ayant fonctionné en tandem, il avait été possible de préciser suffisamment la position de cette source sur la voûte céleste pour constater qu'elle était également associée à un sursaut gamma court.

Or les analyses du signal détecté montraient que GW170817 devait résulter d'une collision d'étoiles à neutrons, ce qui validait le modèle proposé pour expliquer la nature des sursauts gamma courts. On pense que les sursauts gamma longs sont eux associés à des hypernovae, le plus souvent probablement à des collapsars, c'est-à-dire à l'effondrementeffondrement gravitationnel d'une étoile massive formant un trou noirtrou noir dans son cœur accrétant de la matièrematière et produisant deux jets de particules déchirant la surface de l'étoile.

Aujourd'hui, on apprend que d'autres observations dans le spectrespectre des ondes électromagnétiques avaient été réalisées en août 2017 concernant la collision d'étoiles à neutrons qui, en fait, avait produit ce que l'on appelle une kilonova. Ces observations ne sont rien de moins que le produit du travail des astronomesastronomes utilisant à ce moment-là le télescopetélescope Hubble. Il y a environ 70 observatoires au sol ou dans l'espace capables de faire avec GW170817 ce que l'on appelle de l'astronomie multimessager puisque des ondes électromagnétiques aussi bien que gravitationnelles ont été exploitées pour fournir des informations sur le phénomène astrophysiqueastrophysique étudié.


Une présentation de la découverte faite avec l'aide de Hubble. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa's Goddard Space Flight Center

Comme l'explique un article à ce sujet récemment publié dans Nature, le regard de HubbleHubble s'est tourné deux jours après l'occurrence du sursaut gamma vers sa localisation sur la voûte céleste. Les données collectées ont mis plusieurs années à être analysées en conjonctionconjonction avec celles dans le domaine radioradio livrées en utilisant la technique dite d'interférométrieinterférométrie à très longue base (ou VLBIVLBI, Very Long Baseline Interferometry). Elle a consisté à prendre des mesures simultanées avec des grands radiotélescopes répartis sur la Terre entière puis à combiner ces mesures via des techniques de traitements du signal pour synthétiser des observations qui sont équivalentes à celles qu'aurait faites un seul instrument de taille continentale.

Des jets de matière plus rapides que la lumière ?

Les données radio ont été prises 75 jours et 230 jours après l'explosion et, à la fin, avec celles de Hubble complétées également par des mesures rendues possibles par le satellite Gaia de l’Esa, elles ont livré un résultat apparemment stupéfiant et révolutionnaire : l'émission par la kilonova d'un jet de matière semblant se déplacer initialement à environ 7 fois la vitesse de la lumièrevitesse de la lumière avant de ralentir pour atteindre la vitesse de 4 fois celle de la lumièrelumière.

Toutefois, ce genre d'observations qui semble ébranler les bases de la physiquephysique -- réfutant la théorie de la relativité restreinterelativité restreinte d'EinsteinEinstein en montrant des particules de matière en mouvementmouvement qui dépassent largement la vitesse de la lumière -- n'est pas nouvelle. On connait des exemples de ce genre depuis des décennies et notamment avec le jet de matière du trou noir M87* devenu très médiatique après son observation par les membres de la collaboration Event Horizon Telescope.

Il s'agit en réalité d'une sorte d'illusion d'optique et, pour les curieux qui ne craignent pas de se frotter aux calculs expliquant ce fascinant phénomène, il est possible de consulter ce site qui parle aussi de l'histoire des sources apparemment supraluminiques en radioastronomie. On peut consulter les explications plus simples (et sans utiliser la théorie de la relativité) de Marie-Christine Artru, Gabrielle Bonnet et Mathilde Glenat, de l'École normale supérieure de Lyon.

Finalement, le jet de matière révélé par les observations de Hubble contient tout de même des particules se déplaçant à environ 99,97 % de la vitesse de la lumière.

On s'attend à découvrir d'autres jets « supraluminiques » de ce genre dans les années à venir et ils pourraient aider à préciser la valeur de la fameuse constante de Hubble-Lemaître dont la détermination pose un problème actuellement, au point de suggérer qu'une petite révolution en cosmologie est sur le point de se produire dans un avenir proche.