Astronomie

Source d'énergie pour les rayons gamma provenant de la fusion d'étoiles à neutrons

Source d'énergie pour les rayons gamma provenant de la fusion d'étoiles à neutrons

Lorsque les deux étoiles à neutrons ont fusionné lors du dernier événement, de grandes quantités de rayons gamma ont été émises. Étant donné que leur désorbite est le résultat de la production d'ondes gravitationnelles, d'où vient l'énergie des rayons gamma ?

Les seules sources auxquelles je peux penser sont les énergies cinétiques de rotation des étoiles fusionnantes ou l'énergie potentielle libérée par l'effondrement final en une seule masse sphérique.


Pas La fusion nucléaire;
Il y a aussi une énorme quantité de fusion nucléaire qui crée des éléments lourds de tout le fer qu'il y a dans les étoiles à neutrons : elles ne sont en effet pas uniquement constituées de neutrons. Mais comme dit en commentaire, la construction d'éléments plus lourds consomme plutôt de l'énergie qu'elle n'en génère.

Pas sûr que les scientifiques aient un accord clair sur la façon dont cela fonctionne.

Effondrement gravitationnel

Par exemple, j'ai trouvé ce résumé (plutôt ancien) qui indique que cela pourrait être le résultat d'un effondrement gravitationnel, sans singularité (puisqu'ici le résultat de la fusion pourrait ne pas être un trou noir, ou le plus léger jamais réalisé : environ 2,7 masses solaires !)

développements théoriques (théorie des cordes, gravité quantique, effondrement critique), qui suggèrent qu'un effondrement gravitationnel complet peut se produire sans singularités ni horizons d'événements

Evénement thermonucléaire à nouveau : la fission

De Space.com, ils disent que l'énergie Kilonova pourrait être expliquée par la désintégration atomique rapide des éléments lourds

Les fusions de corps cosmiques denses qui sont censés provoquer de courts sursauts de rayons gamma peuvent également dégager un gaz riche en neutrons qui génère rapidement des éléments lourds tels que l'or et le platine, selon les scientifiques. Ces éléments du "processus r" peuvent subir une désintégration radioactive et libérer une énorme quantité d'énergie - environ 1 000 fois celle dégagée par les explosions stellaires telles que les novas. Ces événements puissants sont ainsi appelés "kilonovas"


Sources de rayonnement gamma

Types de sursauts gamma (GRB) : Ce graphique illustre les différentes sources et processus qui entraînent des sursauts gamma longs et courts. Le panneau de gauche montre l'effondrement d'une étoile géante qui devrait conduire à un long GRB. Le panneau de droite montre l'inspiration et la coalescence de deux étoiles à neutrons, ce qui entraînerait un court GRB.
Crédit : NASA

Il s'avère qu'il existe de nombreuses sources de rayons gamma cosmiques. Les supernovae produisent définitivement des rayons gamma. Les trous noirs et les étoiles à neutrons peuvent produire beaucoup de rayons gamma. Une autre source est les galaxies actives qui ont un trou noir au centre. Et les pulsars, étoiles à neutrons en rotation, conduisent à la génération de rayons gamma pulsés. Mais la source de rayons gamma la plus puissante est le sursaut gamma (GRB). Celles-ci se produisent plusieurs fois par jour à travers l'Univers. Ils produisent des éclairs de rayonnement gamma brefs et intenses pendant quelques secondes qui submergent complètement toutes les autres sources de rayons gamma dans le ciel, y compris le Soleil. Un sursaut gamma est si puissant qu'en quelques secondes, il libère une énergie égale à toute l'énergie du Soleil générée au cours de sa durée de vie de 10 milliards d'années.

Les sursauts gamma sont de deux types : longs et courts. La physique est différente selon le système dont ils proviennent. Des théories existent pour les causes de chaque classe d'événements, mais le support observationnel de ces modèles est actuellement plus sûr pour les longues rafales. Le modèle phare des GRB courts est une collision violente entre deux étoiles à neutrons qui tournent l'une autour de l'autre depuis des millions d'années. Ces étoiles ne sont pas des géantes vaporeuses et vaporeuses comme les autres étoiles. Une étoile à neutrons ressemble plus à un noyau atomique de 12 km de diamètre. Contrairement à ces étoiles binaires compactes qui fusionnent, les GRB de longue durée tirent leur énergie d'une supernova, de l'effondrement et de l'explosion mettant fin à la vie d'une seule étoile.

Les étoiles à neutrons qui s'écrasent peuvent produire des jets de sursauts gamma : Ces images montrent la fusion de deux étoiles à neutrons récemment simulée à l'aide d'un nouveau modèle de supercalculateur. Les couleurs plus rouges indiquent des densités de matière plus faibles. Les rubans et lignes verts et blancs représentent les champs magnétiques. Les étoiles à neutrons en orbite perdent rapidement de l'énergie en émettant des ondes gravitationnelles et fusionnent après environ trois orbites, soit en moins de 8 millisecondes. La fusion amplifie et brouille le champ magnétique fusionné. Un trou noir se forme et le champ magnétique s'organise, produisant finalement des structures capables de supporter les jets qui alimentent de courts sursauts gamma.
Crédit : NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz et L. Rezzolla


La lumière de l'espace a une énergie record

L'observatoire LHAASO (illustré) se trouve en Chine. Il observe une lumière à très haute énergie. Les détecteurs de cet observatoire, répartis sur une vaste zone, couvriront à terme plus d'un kilomètre carré (plus d'un tiers de mile carré).

Institut de physique des hautes énergies/Académie chinoise des sciences

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Le cosmos ne cesse de se surpasser.

La lumière extrêmement énergétique de l'espace est une merveille inexpliquée. Les scientifiques ne savent pas exactement d'où vient cette lumière. Et maintenant, les astronomes ont repéré cette lumière, appelée rayons gamma, à des énergies plus élevées que jamais.

Vous ne pouvez pas voir les rayons gamma avec vos yeux. Ils sont beaucoup plus énergétiques que la lumière que nous pouvons voir. Vous avez donc besoin d'un détecteur sophistiqué pour les repérer. Le Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO, est une expérience en Chine. Il recherche des rayons gamma de très haute énergie.

Comprendre la lumière et d'autres formes d'énergie en mouvement

LHASSO a repéré plus de 530 de ces rayons brillants avec plus de 0,1 quadrillion d'électrons-volts d'énergie. L'énergie la plus élevée de ces rayons gamma était d'environ 1,4 quadrillion d'électrons-volts. C'est beaucoup. Et c'est la lumière la plus énergétique jamais vue.

Auparavant, le rayon gamma le plus énergétique connu avait moins d'un quadrillion d'électrons-volts.

À titre de comparaison, les protons superénergétiques du plus grand accélérateur de particules sur Terre, le Grand collisionneur de hadrons, n'atteignent que des milliards d'électrons-volts.

Les chercheurs ont rapporté leurs nouvelles observations en ligne le 17 mai dans Nature.

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Les scientifiques ont repéré 12 points chauds de rayons gamma. Ce sont des parties du ciel d'où émanent les rayons gamma.

Ces points chauds suggèrent que notre galaxie, la Voie lactée, possède de puissants accélérateurs de particules. Mais ces accélérateurs de particules ne sont pas fabriqués par des humains. Au lieu de cela, ils proviennent d'événements violents dans le cosmos. Il peut s'agir d'étoiles explosives, par exemple. De tels événements violents créent des champs électriques et magnétiques. Ceux-ci peuvent accélérer les protons et les électrons. Ces particules rapides peuvent alors produire des rayons gamma avec beaucoup d'énergie. Cela peut arriver lorsque des protons interagissent avec d'autres matières dans l'espace, par exemple.

Les scientifiques ne savent pas ce qui pourrait produire des rayons gamma avec les énergies extrêmes observées. Mais les nouvelles observations indiquent deux possibilités. Un point chaud était associé à la nébuleuse du Crabe. Ce sont les restes turbulents d'une étoile explosée. Une autre source possible était le Cygnus Cocoon. C'est une région où se forment des étoiles massives. Les étoiles soufflent des vents intenses dans le processus.

LHAASO est situé sur la montagne Haizi dans la province chinoise du Sichuan. Il n'est pas encore pleinement opérationnel. Il devrait être terminé plus tard cette année. Ensuite, il pourrait trouver encore plus de rayons gamma.

Mots de pouvoir

accélérateur: (en physique) Également connue sous le nom d'accélérateur de particules, cette machine massive accélère le mouvement des particules subatomiques à grande vitesse, puis les envoie vers des cibles. Parfois, les faisceaux sont utilisés pour administrer un rayonnement à un tissu pour le traitement du cancer. D'autres fois, les scientifiques écrasent les particules dans des cibles solides dans l'espoir de briser les particules dans leurs blocs de construction.

astronome: Un scientifique qui travaille dans le domaine de la recherche qui traite des objets célestes, de l'espace et de l'univers physique.

collisionneur: (en physique) Parfois appelé « briseur d'atomes », il s'agit d'un type d'accélérateur de particules qui accélère les particules chargées (ions) à travers un champ électrique à l'intérieur d'un tube creux ou d'une structure en forme de piste de course. Finalement, l'appareil dirigera les ions pour entrer en collision avec une cible immobile ou un autre faisceau de particules en mouvement. Les collisions qui s'ensuivent forcent certaines particules à interagir et à se séparer ou à se lier brièvement. Certaines particules écrasées peuvent également se recombiner, créant de nouvelles particules. Les plus grosses de ces machines sont utilisées pour chasser les éléments de base de toute la nature.

cosmos: (adj. cosmique) Un terme qui fait référence à l'univers et à tout ce qu'il contient.

électron: Une particule chargée négativement, généralement trouvée en orbite autour des régions externes d'un atome également, le porteur d'électricité dans les solides.

domaine: (en physique) Une région de l'espace où opèrent certains effets physiques, tels que le magnétisme (créé par un champ magnétique), la gravité (par un champ gravitationnel), la masse (par un champ de Higgs) ou l'électricité (par un champ électrique).

galaxie: Un groupe d'étoiles - et généralement de matière noire - toutes maintenues ensemble par la gravité. Les galaxies géantes, comme la Voie lactée, comptent souvent plus de 100 milliards d'étoiles. Les galaxies les plus sombres peuvent n'en avoir que quelques milliers. Certaines galaxies contiennent également du gaz et de la poussière à partir desquelles elles fabriquent de nouvelles étoiles.

rayons gamma: Rayonnement de haute énergie souvent généré par des processus dans et autour des étoiles en explosion. Les rayons gamma sont la forme de lumière la plus énergétique.

champ magnétique: Zone d'influence créée par certains matériaux, appelés aimants, ou par le mouvement de charges électriques.

matière: Quelque chose qui occupe de l'espace et a une masse. Tout ce qui contient de la matière sur Terre aura une propriété qualifiée de « poids ».

voie Lactée: La galaxie dans laquelle réside le système solaire de la Terre.

nébuleuse: Un nuage de gaz et de poussières spatiaux existant entre les grandes étoiles adultes. Les télescopes peuvent détecter ces nuages ​​par la lumière qu'ils émettent ou réfléchissent. Certaines nébuleuses semblent également servir de pépinières dans lesquelles naissent les étoiles.

observatoire: (en astronomie) Le bâtiment ou la structure (comme un satellite) qui abrite un ou plusieurs télescopes.

particule: Une quantité infime de quelque chose.

proton: Une particule subatomique qui est l'un des éléments de base des atomes qui composent la matière. Les protons appartiennent à la famille des particules appelées hadrons.

quadrillion: Une très grande unité de mesure égale à 1 000 milliards de milliards. Il serait écrit avec un 1 suivi de 15 zéros.

Star: Le bloc de construction de base à partir duquel les galaxies sont faites. Les étoiles se développent lorsque la gravité compacte les nuages ​​de gaz. Lorsqu'elles deviennent suffisamment chaudes, les étoiles émettent de la lumière et parfois d'autres formes de rayonnement électromagnétique. Le soleil est notre étoile la plus proche.

mille milliards: nombre représentant un million de millions (ou 1 000 000 000 000) de quelque chose.

turbulent: (n. turbulence) Un adjectif pour la fluctuation imprévisible d'un fluide (y compris l'air) dans lequel sa vitesse varie irrégulièrement au lieu de maintenir un écoulement stable ou calme.

Citations

À propos d'Emily Conover

L'écrivaine en physique Emily Conover a étudié la physique à l'Université de Chicago. Elle aime la physique pour sa capacité à révéler les règles secrètes du fonctionnement des choses, des minuscules atomes au vaste cosmos.

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Buckley reçoit 5 millions de dollars pour développer une mission d'astronomie aux rayons gamma

James H. Buckley, professeur de physique en arts et sciences, a reçu un prix de 4,9 millions de dollars de la NASA pour construire une version de démonstration d'une grande expérience satellite pour la recherche en astronomie gamma.

L'Université de Washington à Saint-Louis dirige l'ensemble des efforts pour développer l'instrument, qui devrait être lancé sur un ballon scientifique depuis l'Antarctique en 2024.

Des détecteurs de rayons gamma sur mesure sont au cœur de la conception d'un nouvel instrument développé par des physiciens de l'Université de Washington. (Photo : Tom Malkowicz)

L'instrument s'appelle ADAPT, pour Antarctic Demonstrator for the Advanced Particle-astrophysics Telescope. Il intègre tous les composants critiques d'un instrument — l'APT, pour Advanced Particle-astrophysics Telescope — sur lequel Buckley travaille depuis plus de 10 ans. Le succès de cette mission suborbitale conduira, espérons-le, à une opportunité de construire l'APT pour une mission spatiale plus importante. Combiné à d'autres détecteurs, comme l'observatoire d'ondes gravitationnelles LIGO, l'APT constituerait un élément clé de l'astronomie multi-messagers.

"APT a été conçu pour répondre à deux grandes questions : déterminer la nature de la matière noire et comprendre la physique des fusions d'étoiles à neutrons et leur rôle dans l'origine des éléments lourds", a déclaré Buckley. « Pour atteindre ces objectifs, nous devons améliorer la sensibilité aux rayons gamma des énergies MeV à GeV d'au moins un ordre de grandeur par rapport aux expériences existantes, mais sans augmentation correspondante du coût de la mission.

"Cela n'est possible qu'avec une nouvelle approche technique utilisant des fibres scintillantes" développée ici à l'Université de Washington par Bob Binns et Marty Israel "et un nouveau design pour un calorimètre d'imagerie", a-t-il ajouté. « Notre nouvelle conception nous permettra de détecter simultanément des événements à basse énergie par reconstruction Compton et des événements à haute énergie en suivant la paire électron-positon produite par les interactions de particules.

Buckley est le chercheur principal du nouveau projet. Brian Rauch, professeur adjoint de recherche en physique dans les arts et sciences, et Roger Chamberlain et Jeremy Buhler, tous deux professeurs d'informatique et d'ingénierie à la McKelvey School, sont co-investigateurs. Henric Krawczynski, professeur de physique Wayman Crow, et Manel Errando, professeur adjoint de physique, tous deux en arts et sciences, sont des collaborateurs. Richard Bose, ingénieur de recherche senior en physique en arts et sciences, servira d'ingénieur et de chef de projet.

Buckley (à droite) travaillant avec Bose au laboratoire de Buckley à l'Université de Washington (Photo : Tom Malkowicz)

Brad Jolliff, professeur Scott Rudolph de sciences de la Terre et des planètes et directeur du McDonnell Center for the Space Sciences, a déclaré : « Ce prix et d'autres financements récents pour les instruments XL-Calibur et Taurus placent l'Université de Washington dans un rôle de premier plan dans missions d'astrophysique à l'échelle nationale et mondiale. Il s'agit d'un exemple de grande rentabilité découlant en partie du financement de démarrage du McDonnell Center. Pour nous, la recherche et le développement comme celui-ci, qui pourraient finalement aboutir à un rôle de leadership pour l'Université de Washington dans une mission spatiale majeure, est une priorité.

Les autres institutions collaboratrices aux États-Unis comprennent le Goddard Space Flight Center, la Louisiana State University, l'Université du Minnesota, l'Université d'Hawaï et le Naval Research Lab. Le Centre d'Erlangen pour la physique des astroparticules (ECAP) en Allemagne est une institution collaboratrice, et d'autres collaborateurs individuels viennent de l'INFN à Bari et Pise, en Italie. 

Le nouveau prix fait suite aux efforts de développement technologique antérieurs réussis de Buckley pour une version plus petite de leur explorateur de rayons gamma, également financé par le programme de recherche et d'analyse en astrophysique de la NASA (APRA).

Des physiciens de l'Université de Washington ont lancé avec succès un appareil antérieur depuis l'Antarctique en 2019. (Photo : James H. Buckley)

Dans le cadre du programme précédent, Buckley et son équipe ont construit des détecteurs pour leur appareil, puis les ont testés à l'aide d'un faisceau d'ions lourds au Large Hadron Collider du CERN, le laboratoire européen de physique des particules. Les scientifiques se sont ensuite rendus en Antarctique pour piloter l'appareil aux côtés de l'instrument SuperTIGER de l'Université de Washington sur un ballon scientifique lancé en décembre 2019.

"Nous en sommes maintenant à la troisième année de cette subvention, en train de préparer un instrument pour les tests sur la ligne de faisceau de l'accélérateur au Fermilab et ailleurs", a déclaré Buckley. " Cette nouvelle subvention est donc une deuxième subvention financée " cette fois, pour une expérience complète de ballon en Antarctique " qui fait partie d'un programme de recherche visant, à terme, à développer le dossier de la mission spatiale APT. 8221

Buckley a plaidé en faveur de cette mission dans un livre blanc soumis au Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020). Il était auparavant co-investigateur sur les projets VERITAS et CTA.

Buckley en Antarctique en 2019 (photo de courtoisie)

Le projet ADAPT actuel servira de test complet de tous les systèmes de détection APT. APT utilisera des fibres scintillantes lues par des photomultiplicateurs au silicium et un calorimètre à imagerie distribuée CsI pour fournir une surface efficace plus d'un ordre de grandeur et deux fois le champ de vision des télescopes existants.

Le vol ADAPT mesurera des événements de rayons gamma transitoires, avec des résultats comprenant une localisation rapide à l'échelle des degrés pour les sursauts de rayons gamma et des contraintes de polarisation pour les sursauts lumineux. L'instrument effectuera également des mesures de rayons cosmiques

"La possibilité de détecter, de localiser et de contraindre la polarisation d'un sursaut gamma "court", vraisemblablement en fusionnant des étoiles à neutrons, est la perspective la plus excitante", a déclaré Buckley.

"En fin de compte, cela fait partie d'un programme à long terme visant à construire une nouvelle mission spatiale majeure visant à répondre à de très grandes questions telles que la nature de la matière noire et l'origine des éléments chimiques", a-t-il déclaré. « Cela aidera également à améliorer notre compréhension de certains des processus les plus énergétiques et les plus violents de l'univers », des étoiles qui explosent aux sorties des trous noirs supermassifs.

Lancement de SUPERTiger depuis l'Antarctique en décembre 2019. (Photo : Wolfgang Zober)


Buckley reçoit 4,9 millions de dollars pour développer une mission d'astronomie aux rayons gamma

James H. Buckley, professeur de physique en arts et sciences, a reçu un prix de 4,9 millions de dollars de la NASA pour construire une version de démonstration d'une grande expérience satellite pour la recherche en astronomie gamma. (Photo : Tom Malkowicz/Université de Washington)

James H. Buckley, professeur de physique en arts et sciences à l'Université de Washington à St. Louis, a reçu un prix de 4,9 millions de dollars de la NASA pour construire une version de démonstration d'une grande expérience satellite pour la recherche en astronomie gamma.

L'Université de Washington dirige tous les efforts pour développer l'instrument, qui devrait être lancé sur un ballon scientifique depuis l'Antarctique en 2024.

Des détecteurs de rayons gamma sur mesure sont au cœur de la conception d'un nouvel instrument développé par des physiciens de l'Université de Washington. (Photo : Tom Malkowicz/Université de Washington)

L'instrument s'appelle ADAPT, pour Antarctic Demonstrator for the Advanced Particle-astrophysics Telescope. Il intègre tous les composants critiques d'un instrument - l'APT (Advanced Particle-astrophysics Telescope) - sur lequel Buckley travaille depuis plus de 10 ans. Le succès de cette mission suborbitale conduira, espérons-le, à une opportunité de construire l'APT pour une mission spatiale plus importante. Combiné à d'autres détecteurs, comme l'observatoire d'ondes gravitationnelles LIGO, l'APT constituerait un élément clé de l'astronomie multi-messagers.

"APT a été conçu pour répondre à deux grandes questions : déterminer la nature de la matière noire et comprendre la physique des fusions d'étoiles à neutrons et leur rôle dans l'origine des éléments lourds", a déclaré Buckley. « Pour atteindre ces objectifs, nous devons améliorer la sensibilité aux rayons gamma des énergies MeV à GeV d'au moins un ordre de grandeur par rapport aux expériences existantes, mais sans augmentation correspondante du coût de la mission.

"Cela n'est possible qu'avec une nouvelle approche technique utilisant des fibres scintillantes et une nouvelle conception pour un calorimètre d'imagerie", a-t-il ajouté. « Notre conception nous permettra de détecter simultanément des événements à basse énergie par reconstruction Compton et des événements à haute énergie en suivant la paire électron-positon produite par les interactions de particules.

Buckley est le chercheur principal du nouveau projet. Brian Rauch, professeur adjoint de recherche en physique dans les arts et sciences, et Roger Chamberlain et Jeremy Buhler, tous deux professeurs d'informatique et d'ingénierie à la McKelvey School of Engineering, sont co-chercheurs. Richard Bose, ingénieur de recherche senior en physique dans Arts & Sciences, assumera les fonctions d'ingénieur et de chef de projet.

Buckley (à droite) travaillant avec Richard Bose dans le laboratoire de Buckley. (Photo : Tom Malkowicz/Université de Washington)

Brad Jolliff, professeur de sciences de la Terre et des planètes Scott Rudolph en arts et sciences et directeur du McDonnell Center for the Space Sciences, a déclaré : « Ce prix et d'autres financements récents pour les instruments XL-Calibur et Taurus placent l'Université de Washington dans un rôle dans les missions d'astrophysique suborbitale à l'échelle nationale et mondiale. Il s'agit d'un exemple de grande rentabilité découlant en partie du financement de démarrage du McDonnell Center. Pour nous, la recherche et le développement comme celui-ci, qui pourraient finalement aboutir à un rôle de leadership pour l'Université de Washington dans une mission spatiale majeure, est une priorité. »

Les autres institutions collaboratrices aux États-Unis comprennent le Goddard Space Flight Center, la Louisiana State University, l'Université du Minnesota, l'Université d'Hawaï et le Naval Research Lab. Le Centre d'Erlangen pour la physique des astroparticules en Allemagne est une institution collaboratrice, et d'autres collaborateurs individuels viennent de l'INFN à Bari et Pise, en Italie.

Des physiciens de l'Université de Washington ont monté un appareil antérieur, l'APT-Lite, en tant qu'expérience de ferroutage sur l'instrument SuperTIGER, qui a été lancé avec succès depuis l'Antarctique en 2019. Sur la photo de gauche à droite : Zachary Hughes, Garry Simburger et Buckley. (Photo gracieuseté de Brian Rauch)

Le nouveau prix fait suite aux efforts de développement technologique antérieurs réussis de Buckley pour une version plus petite de leur explorateur de rayons gamma, également financé par le programme de recherche et d'analyse en astrophysique de la NASA.

Dans le cadre du programme précédent, Buckley et son équipe ont construit des détecteurs pour leur appareil, puis les ont testés à l'aide d'un faisceau d'ions lourds au Large Hadron Collider du CERN, le laboratoire européen de physique des particules. Les scientifiques se sont ensuite rendus en Antarctique pour faire voler l'appareil monté sur l'instrument SuperTIGER de l'Université de Washington sur un ballon scientifique lancé en décembre 2019.

"Nous sommes maintenant dans la troisième année de cette subvention, en préparant un instrument pour les tests sur la ligne de faisceau de l'accélérateur au Fermilab et ailleurs", a déclaré Buckley. "Donc, cette nouvelle subvention est une deuxième subvention financée - cette fois, pour une expérience complète de ballon en Antarctique - qui fait partie d'un programme de recherche visant, à terme, à développer le dossier de la mission spatiale APT."

Buckley a plaidé en faveur de cette mission dans un livre blanc soumis au Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020. Il était auparavant co-investigateur sur les projets VERITAS et CTA, tous deux des observatoires à rayons gamma.

Buckley en Antarctique en 2019. (Photo de courtoisie)

Le projet ADAPT actuel servira de test complet de tous les systèmes de détection APT. APT utilisera des fibres scintillantes lues par des photomultiplicateurs au silicium et un calorimètre à imagerie distribuée CsI pour fournir une surface efficace plus d'un ordre de grandeur et deux fois le champ de vision des télescopes existants.

Le vol ADAPT mesurera des événements de rayons gamma transitoires, avec des résultats comprenant une localisation rapide à l'échelle des degrés pour les sursauts de rayons gamma et des contraintes de polarisation pour les sursauts lumineux. L'instrument effectuera également des mesures de rayons cosmiques

"La possibilité de détecter, de localiser et de contraindre la polarisation d'un sursaut gamma" court ", en fusionnant vraisemblablement des étoiles à neutrons, est la perspective la plus excitante", a déclaré Buckley.

"En fin de compte, cela fait partie d'un programme à long terme visant à construire une nouvelle mission spatiale majeure visant à répondre à de très grandes questions telles que la nature de la matière noire et l'origine des éléments chimiques", a-t-il déclaré. « Cela aidera également à améliorer notre compréhension de certains des processus les plus énergétiques et les plus violents de l’univers – des étoiles qui explosent aux sorties de trous noirs supermassifs. »

Lancement de SuperTIGER depuis l'Antarctique en décembre 2019. (Photo avec l'aimable autorisation de Wolfgang Zober)


La fusion des étoiles à neutrons émet à la fois des ondes gravitationnelles et de la lumière

Capture d'écran de l'animation vidéo (ci-dessous). Lorsque les étoiles à neutrons entrent en collision, certains des débris s'envolent en jets de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière, produisant une brève rafale de rayons gamma. Crédit d'image: Centre de vol spatial Goddard de la NASA / Laboratoire CI

Étape majeure pour l'astronomie, la fusion de deux étoiles à neutrons dans la galaxie NGC 4993 a produit à la fois des ondes gravitationnelles et de la lumière, permettant aux scientifiques d'observer l'événement dans différentes longueurs d'onde et de localiser sa source.

Environ deux secondes après 8 h 41 HAE (12 h 41 GMT) le 17 août 2017, des scientifiques de la NASA Télescope spatial à rayons gamma Fermi détecté une brève période de haute énergie sursaut gamma. À ce moment précis, cependant, leurs homologues de l'observatoire à ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser de la National Science Foundation (LIGO) avait déjà détecté des ondes gravitationnelles pour la cinquième fois depuis la première détection révolutionnaire en 2015.

Vue d'artiste de deux étoiles à neutrons en spirale l'une vers l'autre juste avant de fusionner. Crédit d'image : ESA

Cette première détection a valu aux trois principaux scientifiques du LIGO le prix Nobel de physique 2017.

Comme parole du sursaut gamma répandus dans le monde entier, les astronomes ont dirigé des télescopes terrestres et spatiaux vers le la source de l'explosion, qui a ensuite été observée par le Hubble, Spitzer, et Chandra télescopes spatiaux, l'Agence spatiale européenne (ESA) INTÉGRAL satellite, et le télescope d'enquête panoramique et le système de réponse rapide (Pan-ÉTOILES) à Hawaii.

le Vierge L'Observatoire gravitationnel européen, grâce à l'analyse des données des ondes gravitationnelles, a par la suite identifié la position d'où elles provenaient. Cette fois, les scientifiques n'ont mis que 12 heures pour localiser la source des ondes gravitationnelles et de la lumière sous la forme d'une kilonova dans la constellation de l'Hydre.

Une kilonova est une supernova produite par la fusion de deux étoiles à neutrons ou d'une étoile à neutrons et d'un trou noir dans un système binaire.

Les quatre détections précédentes d'ondes gravitationnelles provenaient de la fusion de trous noirs, d'où la lumière ne peut s'échapper, et n'étaient donc associées à aucune émission de lumière.

Les étoiles à neutrons sont les restes stellaires d'étoiles de 10 à 60 masses solaires qui sont mortes dans des explosions de supernova. Des étoiles encore plus massives que celle-ci qui subissent des explosions de supernova laissent des trous noirs.

L'effondrement violent du noyau qui se produit lors d'une explosion de supernova écrase les protons et les électrons à l'intérieur de ce noyau en neutrons, qui sont des particules subatomiques, laissant derrière eux un petit résidu extrêmement dense.

Il y a environ 130 millions d'années, les étoiles à neutrons binaires qui ont produit les ondes gravitationnelles surnommées GW170817 se sont rapprochées de plus en plus les unes des autres et sont finalement entrées en collision, émettant des ondes gravitationnelles et un sursaut gamma.

Le processus a libéré les neutrons de la pression extrême qu'ils subissaient, les obligeant non seulement à se retransformer en protons et électrons, mais aussi à former des éléments plus lourds que le fer, notamment l'or et le platine.

« Maintenant, pour la première fois, nous avons vu des ondes lumineuses et gravitationnelles produites par le même événement. La détection de la lumière d'une source d'ondes gravitationnelles a révélé des détails de l'événement qui ne peuvent pas être déterminés à partir des seules ondes gravitationnelles. L'effet multiplicateur de l'étude avec de nombreux observatoires est incroyable », a déclaré Paul Hertz, directeur de la division d'astrophysique de la NASA à son siège à Washington, DC.


À GAUCHE ET AU MILIEU : le 17 août 2017, l'Observatoire des ondes gravitationnelles par interféromètre laser a détecté des ondes gravitationnelles provenant d'une collision d'étoiles à neutrons. En moins de 12 heures, les observatoires avaient identifié la source de l'événement dans la galaxie NGC 4993, montrée dans cette image du télescope spatial Hubble, et localisé une éruption stellaire associée appelée kilonova. Hubble a observé que les éclairs de lumière s'estompent au cours de 6 jours, comme le montrent ces observations prises les 22, 26 et 28 août (encarts). Image & Légende Crédit : NASA / ESA Remerciements : A. Levan (U. Warwick), N. Tanvir (U. Leicester) et A. Fruchter, et O. Fox (STScI). DROITE : Le télescope ultraviolet/optique de Swift a photographié la kilonova produite par la fusion d'étoiles à neutrons dans la galaxie NGC 4993 (boîte) le 18 août 2017, environ 15 heures après la détection des ondes gravitationnelles et du sursaut gamma. La source était étonnamment brillante en lumière ultraviolette. Il s'est estompé rapidement et était indétectable dans les UV lorsque Swift a de nouveau regardé le 29 août. Ce composite en fausses couleurs combine des images prises à travers trois filtres ultraviolets. En médaillon : vues agrandies de la galaxie. Image et légende Crédit : NASA/Swift

Andy Fruchter du Space Telescope Science Institute a rapporté que les scientifiques soupçonnent que les éléments les plus lourds sont produits lors de fusions d'étoiles à neutrons. Les jets provenant de la kilonova se déplacent rapidement, se réchauffant et rassemblant la matière interstellaire et produisant des rayons X au cours du processus.

La lumière émise par l'événement a été détectée dans diverses longueurs d'onde. À l'aide d'observatoires au sol et de Hubble, les scientifiques ont observé l'éclaircissement à la fois dans la lumière visible et infrarouge.

La kilonova associée à GW170817 (boîte) a été observée par le télescope spatial Hubble de la NASA et l'observatoire à rayons X Chandra. Hubble a détecté la lumière optique et infrarouge des débris chauds en expansion. La fusion des étoiles à neutrons a produit des ondes gravitationnelles et lancé des jets qui ont produit un sursaut de rayons gamma. Neuf jours plus tard, Chandra a détecté la rémanence de rayons X émise par le jet dirigé vers la Terre après s'être propagée dans notre champ de vision. Image et légende Crédit : NASA / CXC / E. Troja

Au cours des six jours suivants, la lumière visible s'est estompée.

La lumière visible et infrarouge est attribuée à l'échauffement causé par la désintégration des éléments radioactifs dans les débris de l'explosion.

Étonnamment, le Rapide Le satellite, qui a été lancé pour trouver l'origine des sursauts gamma, a également détecté de la lumière ultraviolette (image en haut à droite) lorsqu'il est dirigé vers la source de la kilonova.

« Nous ne nous attendions pas à ce qu'une kilonova produise une émission UV brillante. Nous pensons que cela a été produit par le disque de débris de courte durée qui a alimenté le sursaut gamma », a déclaré le chercheur principal de Swift, S. Bradley Cenko, du Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland.

Swift a également détecté des rayons gamma à haute énergie provenant du site mais n'a pas détecté de rayons X. Ce dernier a été observé pour la première fois (à droite) par l'observatoire à rayons X Chandra neuf jours après la kilonova. Ce retard pourrait être le résultat du fait que le jet projeté vers l'extérieur par l'explosion n'était pas initialement orienté vers la Terre.

"La détection des rayons X démontre que les fusions d'étoiles à neutrons peuvent former de puissants jets s'écoulant à une vitesse proche de la lumière", a noté Eleonora Troja de Goddard, qui a trouvé les rayons X avec Chandra. "Nous avons dû attendre neuf jours pour le détecter car nous l'avons vu de côté, contrairement à tout ce que nous avions vu auparavant."

Les observations de Hubble ont permis aux scientifiques de capturer le spectre proche infrarouge de la kilonova, à partir duquel ils ont pu extrapoler son mouvement et sa composition.

Le télescope spatial Spitzer a observé les longueurs d'onde infrarouges les plus longues, ce qui lui a permis de déterminer la quantité d'éléments lourds produits.

Alors que le spectre ressemble à ce que les scientifiques attendaient de la fusion de deux étoiles à neutrons, y compris les signatures d'éléments lourds, il montre également des isotopes rares, y compris ceux d'éléments qui subissent une désintégration radioactive, et des raies spectrales barbouillées causées par le mouvement rapide des jets de la kilonova. que les scientifiques passeront de nombreuses heures à analyser.

Lors de son lancement en 2019, le télescope spatial James Webb de la NASA observera toute rémanence infrarouge restante.

Cette animation capture les phénomènes observés au cours des neuf jours suivant la fusion d'étoiles à neutrons connue sous le nom de GW170817. They include gravitational waves (pale arcs), a near-light-speed jet that produced gamma rays (magenta), expanding debris from a kilonova that produced ultraviolet (violet), optical and infrared (blue-white to red) emission, and, once the jet directed toward us expanded into our view from Earth, X-rays (blue).

Video & caption courtesy of NASA’s Goddard Space Flight Center / CI Lab

Video courtesy of NASA’s Marshall Center

Laurel Kornfeld

Laurel Kornfeld is an amateur astronomer and freelance writer from Highland Park, NJ, who enjoys writing about astronomy and planetary science. She studied journalism at Douglass College, Rutgers University, and earned a Graduate Certificate of Science from Swinburne University’s Astronomy Online program. Her writings have been published online in The Atlantic, Astronomy magazine’s guest blog section, the UK Space Conference, the 2009 IAU General Assembly newspaper, The Space Reporter, and newsletters of various astronomy clubs. She is a member of the Cranford, NJ-based Amateur Astronomers, Inc. Especially interested in the outer solar system, Laurel gave a brief presentation at the 2008 Great Planet Debate held at the Johns Hopkins University Applied Physics Lab in Laurel, MD.


True Identity of Mysterious High-Energy Gamma-Ray Source Revealed

Artist’s impression of PSR J2039−5617 and its companion. The binary system consists of a rapidly rotating neutron star. Credit: Knispel/Clark/Max Planck Institute for Gravitational Physics/NASA GSFC

An international research team including members from The University of Manchester has shown that a rapidly rotating neutron star is at the core of a celestial object now known as PSR J2039−5617.

The international collaboration used novel data analysis methods and the enormous computing power of the citizen science project [email protected] to track down the neutron star’s faint gamma-ray pulsations in data from NASA’s Fermi Space Telescope. Their results show that the pulsar is in orbit with a stellar companion about a sixth of the mass of our Sun. The pulsar is slowly but surely evaporating this star. The team also found that the companion’s orbit varies slightly and unpredictably over time. Using their search method, they expect to find more such systems with [email protected] in the future.

Searching for the so-called ‘Spider’ pulsar systems — rapidly spinning neutron stars whose high-energy outflows are destroying their binary companion star, required 10 years of precise data. The pulsars have been given arachnid names of ‘Black widows’ or ‘Redbacks’, after species of spider where the females have been seen to kill the smaller males after mating.

New research published in, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, details how researchers found a neutron star rotating 377 times a second in an exotic binary system using data from NASA’s Fermi Space Telescope.

The astronomer’s findings were uniquely boosted by the [email protected] project, a network of thousands of civilian volunteers lending their home computing power to the efforts of the Fermi Telescope’s work.

The group’s search required combing very finely through the data in order not to miss any possible signals. The computing power required is enormous. The search would have taken 500 years to complete on a single computer core. By using a part of the [email protected] resources it was done in 2 months.

With the computing power donated by the [email protected] volunteers, the team discovered gamma-ray pulsations from the rapidly rotating neutron star. This gamma-ray pulsar, now known as J2039−5617, rotates about 377 times each second.

“For J2039-5617, there are two main processes at work, the pulsar heats up one side of the light-weight companion, which appears brighter and more bluish. Additionally, the companion is distorted by the pulsar’s gravitational pull causing the apparent size of the star to vary over the orbit. These observations allowed the team to get the most precise measurement possible of the binary star’s 5.5-hour orbital period, as well as other properties of the system.”

— Dr. Colin Clark

“It had been suspected for years that there is a pulsar, a rapidly rotating neutron star, at the heart of the source we now know as PSR J2039−5617,” says Lars Nieder, a PhD student at the Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute AEI) in Hannover. “But it was only possible to lift the veil and discover the gamma-ray pulsations with the computing power donated by tens of thousands of volunteers to [email protected],” he adds.

The celestial object has been known since 2014 as a source of X-rays, gamma rays, and light. All evidence obtained so far pointed at a rapidly rotating neutron star in orbit with a light-weight star being at the heart of the source. But clear proof was missing.

The first step to solving this riddle were new observations of the stellar companion with optical telescopes. They provided precise knowledge about the binary system without which a gamma-ray pulsar search (even with [email protected]’s huge computing power) would be unfeasible.

The system’s brightness varies during an orbital period depending on which side of the neutron star’s companion is facing the Earth. “For J2039-5617, there are two main processes at work,” explains Dr. Colin Clark from Jodrell Bank Centre for Astrophysics, lead author of the study. “The pulsar heats up one side of the light-weight companion, which appears brighter and more bluish. Additionally, the companion is distorted by the pulsar’s gravitational pull causing the apparent size of the star to vary over the orbit. These observations allowed the team to get the most precise measurement possible of the binary star’s 5.5-hour orbital period, as well as other properties of the system.”

With this information and the precise sky position from Gaia data, the team used the aggregated computing power of the distributed volunteer computing project [email protected] for a new search of about 10 years of archival observations of NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. Improving on earlier methods they had developed for this purpose, they enlisted the help of tens of thousands of volunteers to search Fermi data for periodic pulsations in the gamma-ray photons registered by the Large Area Telescope onboard the space telescope. The volunteers donated idle compute cycles on their computers’ CPUs and GPUs to [email protected]

The new knowledge of the frequency of the gamma-ray pulsations also allowed collaborators to detect radio pulsations in archival data from the Parkes radio telescope. Their results, also published in Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, show that the pulsar’s radio emission is often eclipsed by material that has been blown off the companion star by its nearby Redback pulsar.

Reference: “[email protected] discovery of the gamma-ray millisecond pulsar PSR J2039–5617 confirms its predicted redback nature” by C J Clark, L Nieder, G Voisin, B Allen, C Aulbert, O Behnke, R P Breton, C Choquet, A Corongiu, V S Dhillon, H B Eggenstein, H Fehrmann, L Guillemot, A K Harding, M R Kennedy, B Machenschalk, T R Marsh, D Mata Sánchez, R P Mignani, J Stringer, Z Wadiasingh and J Wu, 23 November 2020, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/staa3484


Birth of magnetar from colossal collision potentially spotted for first time

Long ago and far across the universe, an enormous burst of gamma rays unleashed more energy in a half-second than the sun will produce over its entire 10-billion-year lifetime.

After examining the incredibly bright burst with optical, X-ray, near-infrared and radio wavelengths, a Northwestern University-led astrophysics team believes it potentially spotted the birth of a magnetar.

Researchers believe the magnetar was formed by two neutron stars merging, which has never before been observed. The merger resulted in a brilliant kilonova -- the brightest ever seen -- whose light finally reached Earth on May 22, 2020. The light first came as a blast of gamma-rays, called a short gamma-ray burst.

"When two neutron stars merge, the most common predicted outcome is that they form a heavy neutron star that collapses into a black hole within milliseconds or less," said Northwestern's Wen-fai Fong, who led the study. "Our study shows that it's possible that, for this particular short gamma-ray burst, the heavy object survived. Instead of collapsing into a black hole, it became a magnetar: A rapidly spinning neutron star that has large magnetic fields, dumping energy into its surrounding environment and creating the very bright glow that we see."

The research has been accepted by Le Journal d'Astrophysique and will be published online later this year.

Fong is an assistant professor of physics and astronomy in Northwestern's Weinberg College of Arts and Sciences and a member of CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics). The research involved two undergraduates, three graduate students and three postdoctoral fellows from Fong's laboratory.

'There was a new phenomenon happening'

After the light was first detected by NASA's Neil Gehrels Swift Observatory, scientists quickly enlisted other telescopes -- including NASA's Hubble Space Telescope, the Very Large Array, the W.M. Keck Observatory and the Las Cumbres Observatory Global Telescope network -- to study the explosion's aftermath and its host galaxy.

Fong's team quickly realized that something didn't add up.

Compared to X-ray and radio observations, the near-infrared emission detected with Hubble was much too bright. In fact, it was 10 times brighter than predicted.

"As the data were coming in, we were forming a picture of the mechanism that was producing the light we were seeing," said the study's co-investigator, Tanmoy Laskar of the University of Bath in the United Kingdom. "As we got the Hubble observations, we had to completely change our thought process, because the information that Hubble added made us realize that we had to discard our conventional thinking and that there was a new phenomenon going on. Then we had to figure out about what that meant for the physics behind these extremely energetic explosions."

Magnetic monster

Fong and her team have discussed several possibilities to explain the unusual brightness -- known as a short gamma-ray burst -- that Hubble saw. Researchers think short bursts are caused by the merger of two neutron stars, extremely dense objects about the mass of the sun compressed into the volume of a large city like Chicago. While most short gamma-ray bursts probably result in a black hole, the two neutron stars that merged in this case may have combined to form a magnetar, a supermassive neutron star with a very powerful magnetic field.

"You basically have these magnetic field lines that are anchored to the star that are whipping around at about 1,000 times a second, and this produces a magnetized wind," Laskar explained. "These spinning field lines extract the rotational energy of the neutron star formed in the merger, and deposit that energy into the ejecta from the blast, causing the material to glow even brighter."

"We know that magnetars exist because we see them in our galaxy," Fong said. "We think most of them are formed in the explosive deaths of massive stars, leaving these highly magnetized neutron stars behind. However, it is possible that a small fraction form in neutron star mergers. We have never seen evidence of that before, let alone in infrared light, making this discovery special."

Strangely bright kilonova

Kilonovae, which are typically 1,000 times brighter than a classic nova, are expected to accompany short gamma-ray bursts. Unique to the merger of two compact objects, kilonovae glow from the radioactive decay of heavy elements ejected during the merger, producing coveted elements like gold and uranium.

"We only have one confirmed and well-sampled kilonova to date," said Jillian Rastinejad, a co-author of the paper and graduate student in Fong's laboratory. "So it is especially exciting to find a new potential kilonova that looks so different. This discovery gave us the opportunity to explore the diversity of kilonovae and their remnant objects."

If the unexpected brightness seen by Hubble came from a magnetar that deposited energy into the kilonova material, then, within a few years, the ejected material from the burst will produce light that shows up at radio wavelengths. Follow-up radio observations may ultimately prove that this was a magnetar, leading to an explanation of the origin of such objects.

"Now that we have one very bright candidate kilonova," Rastinejad said, "I'm excited for the new surprises that short gamma-ray bursts and neutron star mergers have in store for us in the future."

The study was supported by the National Science Foundation (award numbers AST-1814782 and AST-1909358) and NASA (program number 15964).


Exploding neutron star proves to be energy standout of the cosmos

A giant flare in April 2020 was picked up by space telescopes, last year. It was then tracked back to a magnetar (illustrated) — a highly magnetized dense stellar remnant — in its home galaxy.

NASA Goddard Space Flight Center, Chris Smith/USRA/GESTAR

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February 12, 2021 at 6:30 am

Astrophysicists had thought that if a magnetar ever exploded, it would release one of the highest bursts of energy ever seen in the universe. But until now they could never prove it. Then one of these unusual neutron stars flashed in a nearby galaxy. The flare of energy it released was truly enormous!

Magnetars are neutron stars— stellar corpses — possessing the most extreme magnetic fields known. Those fields are so intense that they will heat the magnetar’s surface to 10 million degrees Celsius (18 million degrees Fahrenheit).

The first sign of the newfound magnetar arrived as a blast of X-rays and gamma rays. Five telescopes in space observed the flare on April 15, 2020. Among them were the Fermi Gamma-ray Space Telescope and the Mars Odyssey orbiter. Together, these eyes in the sky offered enough information to track down the flare’s source. It was the Sculptor galaxy, 11.4 million light-years away.

Explainer: Stars and their families

Astronomers had seen flaring magnetars in the Milky Way. But they were so bright that it was impossible to get a good enough look at them and measure their brightness. Possible glimpses of flaring magnetars in other galaxies may have been spotted before, too. But “the others were all a little circumstantial,” says Victoria Kaspi. They were “not as rock solid” as the newfound one, she says. Kaspi is astrophysicist at the McGill Space Institute in Montreal, Canada. She was not involved in the new discovery. “Here you have something that is so incontrovertible,” she says. “It’s like, okay, this is it. There’s no question anymore.”

Astronomers reported the find January 13 at the virtual meeting of the American Astronomical Society. Additional details were described in papers the same day in Nature et Astronomie de la nature. It’s the first time astronomers had identified an exploding magnetar in another galaxy.

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How the magnetar was ID’d

When astronomers saw the cataclysmic explosion, they at first thought it was something called a short gamma-ray burst, or GRB. Most such flares develop when two neutron stars collide or there is some other destructive cosmic event.

But the signal looked weird. Its brightness peaked quickly — in just two milliseconds. The light then tailed off for another 50 milliseconds. Within about 140 milliseconds, the whole light show appeared to be over. As the signal faded, some telescopes also detected fluctuations in the light. Those changes occurred on timescales faster than a millisecond.

Typical short GRBs from a neutron-star collision don’t change like that, notes Oliver Roberts. He’s an astrophysicist at the Universities Space Research Association. It’s in Huntsville, Ala. But flaring magnetars in our own galaxy do show such light dynamics. The bright flare comes in and out of view as the magnetar spins.

Another odd trait of the new flare: Four minutes after the initial blast, the Fermi telescope caught incoming gamma rays. They had energies higher than a giga-electronvolt. No known source of GRBs spew those.

As a result, concludes Kevin Hurley, “We’ve discovered a masquerading magnetar in a nearby galaxy. And we’ve unmasked it,” adds this astrophysicist of the University of California, Berkeley. He spoke at a January 13 news briefing.

The researchers think that the flare was triggered by a massive starquake. A truly big one. It would appear to have been 1,000 trillion trillion (or 10 27 ) times as large as the 9.5 magnitude earthquake recorded in Chile in 1960. “I’m from California,” says Hurley. “And out here we would definitely call that the Big One,” he says.

This cosmic quake led the magnetar to release a blob of plasma. It sped away at nearly the speed of light. Along its path, it emitted X-rays and even higher energy gamma rays.

Were some earlier magnetar flares misdiagnosed?

The new find suggests that at least some signals that look like short GRBs are in fact magnetar flares. Astronomers had long suspected this. In fact, the new flare suggests that three earlier events that astronomers had flagged as possible magnetar flares likely were just that. Astronomers now have at least four magnetar flares to compare with each other.

The latest flare also could have exciting implications for another type of mystery signal from deep space. Called fast radio bursts, these flares have left astronomers scratching their heads for more than a decade. Several types of evidence connect fast radio bursts to magnetars. These include another signal coming from within the Milky Way. It also arrived in April 2020.

Kaspi at the McGill Space Institute has compared the apparent frequency of magnetar flares in other galaxies to the frequency of fast radio bursts. And, she finds, their rates are similar. “That argues that actually, most or all fast radio bursts could be magnetars.”

Power Words

astronomy: The area of science that deals with celestial objects, space and the physical universe. People who work in this field are called astronomes.

astrophysicist: A scientist who works in an area of astronomy that deals with understanding the physical nature of stars and other objects in space.

celestial object: Any naturally formed objects of substantial size in space. Examples include comets, asteroids, planets, moons, stars and galaxies.

corpse: The body of a dead human. Also sometimes used to describe the remains of some inanimate object (such as a star).

cosmic: An adjective that refers to the cosmos — the universe and everything within it.

develop: To emerge or to make come into being, either naturally or through human intervention, such as by manufacturing.

dynamic: An adjective that signifies something is active, changing or moving. (noun) The change or range of variability seen or measured within something.

earthquake: A sudden and sometimes violent shaking of the ground, sometimes causing great destruction, as a result of movements within Earth’s crust or of volcanic action.

fluctuation: (v. fluctuate) Some type of change in a pattern or signal that varies at irregular intervals and often by amounts that are hard to predict.

la fréquence: The number of times some periodic phenomenon occurs within a specified time interval. (In physics) The number of wavelengths that occurs over a particular interval of time.

galaxie: A group of stars — and usually dark matter — all held together by gravity. Giant galaxies, such as the Milky Way, often have more than 100 billion stars. The dimmest galaxies may have just a few thousand. Some galaxies also have gas and dust from which they make new stars.

gamma rays: High-energy radiation often generated by processes in and around exploding stars. Gamma rays are the most energetic form of light.

light-year: The distance light travels in one year, about 9.46 trillion kilometers (almost 6 trillion miles). To get some idea of this length, imagine a rope long enough to wrap around the Earth. It would be a little over 40,000 kilometers (24,900 miles) long. Lay it out straight. Now lay another 236 million more that are the same length, end-to-end, right after the first. The total distance they now span would equal one light-year.

magnétars: Neutron stars having a super-intense magnetic field, perhaps one a million billion times as strong as Earth’s.

magnetic field: An area of influence created by certain materials, called magnets, or by the movement of electric charges.

ordre de grandeur: (in geology) A number used to describe the relative size of an earthquake. It is calculated by the peak ground motion as recorded by seismographs. There are several magnitude scales. For each increase in magnitude, an earthquake produces 10 times more ground motion and releases about 32 times more energy. For perspective, a magnitude 8 quake can release energy equivalent to detonating 6 million tons of TNT. (in astronomy) A measure of a star brightness.

Mars: The fourth planet from the sun, just one planet out from Earth. Like Earth, it has seasons and moisture. But its diameter is only about half as big as Earth’s.

voie Lactée: The galaxy in which Earth’s solar system resides.

millisecond: A thousandth of a second.

étoile à neutrons: Le cadavre très dense de ce qui avait été autrefois une étoile massive. Lorsque l'étoile est morte dans une explosion de supernova, ses couches externes ont jailli dans l'espace. Son noyau s'est alors effondré sous son intense gravité, provoquant la fusion des protons et des électrons de ses atomes en neutrons (d'où le nom de l'étoile). Une seule cuillère à café d'étoile à neutrons, sur Terre, pèserait plus d'un milliard de tonnes.

orbiteur: A spacecraft designed to go into orbit, especially one not intended to land.

plasma: (in chemistry and physics) A gaseous state of matter in which electrons separate from the atom. A plasma includes both positively and negatively charged particles. (in medicine) The colorless fluid part of blood.

radio: Referring to radio waves, or the device that receives these transmissions. Radio waves are a part of the electromagnetic spectrum that people often use for long-distance communication. Longer than the waves of visible light, radio waves are used to transmit radio and television signals. They also are used in radar. Many astronomical objects also radiate some of their energy as radio waves.

vitesse de la lumière: A constant often used in physics, corresponding to 1.08 billion kilometers (671 million miles) per hour.

Star: Le bloc de construction de base à partir duquel les galaxies sont faites. Les étoiles se développent lorsque la gravité compacte les nuages ​​de gaz. Lorsqu'elles deviennent suffisamment chaudes, les étoiles émettent de la lumière et parfois d'autres formes de rayonnement électromagnétique. Le soleil est notre étoile la plus proche.

stellar: An adjective that means of or relating to stars.

télescope: Habituellement un instrument de collecte de lumière qui fait apparaître des objets éloignés plus près grâce à l'utilisation de lentilles ou d'une combinaison de miroirs incurvés et de lentilles. Certains, cependant, collectent des émissions radio (énergie provenant d'une partie différente du spectre électromagnétique) à travers un réseau d'antennes.

mille milliards: nombre représentant un million de millions (ou 1 000 000 000 000) de quelque chose.

univers: Le cosmos entier : Toutes les choses qui existent dans l'espace et le temps. Il s'est étendu depuis sa formation lors d'un événement connu sous le nom de Big Bang, il y a quelque 13,8 milliards d'années (plus ou moins quelques centaines de millions d'années).

virtual: Being almost like something. An object or concept that is virtually real would be almost true or real — but not quite. The term often is used to refer to something that has been modeled — by or accomplished by — a computer using numbers, not by using real-world parts (in computing) Things that are performed in or through digital processing and/or the internet. For instance, a virtual conference may be where people attended by watching it over the internet.

radiographie: A type of radiation analogous to gamma rays, but having somewhat lower energy.

Citations

Meeting: N. Omodei et al. High-energy emission from a magnetar giant flare in the Sculptor galaxy. American Astronomical Society meeting, January 15, 2021.

Journal:​ ​​ K. Hurley et al. A bright gamma-ray flare interpreted as a giant magnetar flare in NGC 253. American Astronomical Society meeting, January 13, 2021.

Journal:​ O.J. Roberts et al. Rapid spectral variability of a giant flare from a magnetar in NGC 253. American Astronomical Society meeting, January 12, 2021.

Journal:​ E. Burns. Extragalactic magnetar giant flares are a source of gamma-ray bursts. American Astronomical Society meeting, January 12, 2021.

Journal:​ O.J. Roberts et al. Rapid spectral variability of a giant flare from a magnetar in NGC 253. Nature. Vol. 589, January 13, 2021, p. 207. Doi: 10.1038/s41586-020-03077-8.

Journal:​ D. Svinkin et al. A bright gamma-ray flare interpreted as a giant magnetar flare in NGC 253. Nature. Vol. 589, January 13, 2021, p. 211. Doi: 10.1038/s41586-020-03076-9.

Journal:​ The Fermi-LAT Collaboration. High-energy emission from a magnetar giant flare in the Sculptor galaxy. Astronomie de la nature. Published online January 13, 2021. Doi: 10.1038/s41550-020-01287-8.

Journal:​ C.D. Bochenek et al. A fast radio burst associated with a Galactic magnetar. arXiv:2005.10828. Posted May 21, 2020.

Journal:​ The CHIME/FRB Collaboration. A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar. Nature. Vol. 587, November 4, 2020, p. 54. doi: 10.1038/s41586-020-2863-y.

Journal:​ A. Rowlinson et al. The unusual X-ray emission of the short Swift GRB 090515: Evidence for the formation of a magnetar? Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Volume 409, December 2010, p. 531. doi: 10.1111/j.1365-2966.2010.17354.x.

About Lisa Grossman

Lisa Grossman is the astronomy writer. She has a degree in astronomy from Cornell University and a graduate certificate in science writing from University of California, Santa Cruz. She lives near Boston.

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Magnetars

Magnetars are neutron stars with extreme magnetic fields – even more extreme than those found in pulsars (as we talked about on our Neutron Star Introduction page). These sources show steady X-ray pulsations and soft gamma-ray bursts. In fact, the first magnetars discovered, called soft gamma-ray repeaters (SGRs), were thought to be a sub-class of gamma-ray bursts (see our page on gamma-ray bursts to find out what they are).

This animation shows Swift observations the X-ray halo of magnetar SGR J1550-5418 during flares in January 2009. At times, the object produced hundreds of bursts in as little as 20 minutes, and the most intense explosions emitted more total energy than the sun does in 20 years. High-energy instruments on many spacecraft, including NASA's Swift and Rossi X-ray Timing Explorer, detected hundreds of gamma-ray and X-ray blasts. (Credit: NASA/Swift/Jules Halpern, Columbia Univ.)


Voir la vidéo: Du Big Bang au vivant: Le Chant des étoiles (Juillet 2021).