Une recherche récente sur la kilonova AT2017gfo a fourni des aperçus révolutionnaires sur la formation des éléments atomiques à la suite des collisions de naines noires. Publiée dans le journal Astronomy and Astrophysics, l'étude dirigée par Albert Sneppen du Cosmic Dawn Center et de l'Institut Niels Bohr met en lumière l'opportunité unique d'observer la synthèse des éléments lourds lors de cet événement énergétique.
Les kilonovae, résultant de la fusion de naines noires, libèrent une immense énergie et créent une boule de plasma qui se dilate. À mesure que ce plasma se refroidit, la nucléosynthèse se produit, produisant des éléments tels que l'or, le platine et l'uranium par le biais du processus de capture rapide des neutrons (r-process). Cette étude marque la première instance où les astronomes ont observé la formation d'atomes dans une kilonova, offrant une compréhension plus claire des conditions similaires à celles présentes peu après le Big Bang.
La recherche a utilisé plusieurs télescopes terrestres et le télescope spatial Hubble pour capturer les spectres de 0,5 à 9,4 jours après la fusion. Les observations se sont concentrées sur les longueurs d'onde optiques et infrarouges proches, ce qui a permis aux chercheurs d'analyser les spectres riches des nouveaux éléments formés, y compris le strontium, le tellure, le lanthane, le césium et l'yttrium.
Notamment, la ligne spectrale P Cygni a joué un rôle crucial dans cette recherche, révélant la dynamique de la coquille de gaz en expansion autour de la kilonova. La complexité des spectres a fourni des aperçus sur la vitesse, la densité, la température et l'ionisation des éjectas.
La kilonova a produit environ 16 000 masses terrestres d'éléments lourds, dont environ 10 masses terrestres attribuées à l'or et au platine. De plus, l'événement est lié à la détection des ondes gravitationnelles GW170817, marquant la première observation d'un événement d'onde gravitationnelle aux côtés de son homologue électromagnétique.
Cette recherche améliore notre compréhension des kilonovae en tant que mini-laboratoires pour la physique nucléaire extrême et leur rôle en tant que contributeurs significatifs à la synthèse des éléments lourds dans l'univers.