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Sursaut gamma : l'énergie la plus haute jamais détectée dans l'Univers

Deux sursauts gamma captés en 2018 et 2019 viennent de battre les records d’énergie détectés jusqu’alors, confirmant qu’il était possible pour ces émissions d’atteindre des niveaux d’énergie au moins 1.000 milliards de fois plus élevée que celle de la lumière visible.

Mercredi 20 novembre 2019, pas moins de trois articles publiés dans la revue Nature et dans The Astrophysical Journal nous apprenaient que deux sursauts gammas ayant battu tous les records d'énergie ont été respectivement détectés en 2018 et en 2019 par le Fermi Gamma-ray Space Telescope et le Neil Gehrels Swift Observatory. "C'est la première fois que des sursauts gamma à de telles énergies sont détectés depuis le sol terrestre", explique à Sciences et Avenir Mathieu de Naurois, astronome au Laboratoire Leprince Ringuet et membre de l'équipe qui a pu observer en juillet 2018, à l'aide du télescope géant de 28 mètres du réseau H.E.S.S. en Namibie, l'un de ces flashs énergétiques.

Les sursauts gamma, jets de photons survenant durant quelques secondes, sont les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Correspondant à des explosions cosmiques d'une violence inouïe, ils émettent autant d'énergie que le Soleil lui-même durant toute sa vie, estimée à dix milliards d'années ! Mais leur existence, découverte par hasard dans les années 1960 par l'armée américaine soucieuse de voir le traité d'interdiction des essais nucléaires dans l'atmosphère respecté, pose encore à ce jour de nombreuses questions. C'est pourquoi au cours de la dernière décennie s'est mis en place tout un réseau d'alerte satellitaire destiné à avertir les astronomes du monde entier de l'arrivée de l'une de ces bouffées de rayon gamma. Ainsi, les télescopes au sol et en orbite peuvent alors être braqués sur eux.

L’origine supposée de ces sursauts

Les sursauts gamma, jets de photons survenant durant quelques secondes, sont les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Correspondant à des explosions cosmiques d'une violence inouïe, ils émettent autant d'énergie que le Soleil lui-même durant toute sa vie, estimée à dix milliards d'années ! Mais leur existence, découverte par hasard dans les années 1960 par l'armée américaine soucieuse de voir le traité d'interdiction des essais nucléaires dans l'atmosphère respecté, pose encore à ce jour de nombreuses questions. C'est pourquoi au cours de la dernière décennie s'est mis en place tout un réseau d'alerte satellitaire destiné à avertir les astronomes du monde entier de l'arrivée de l'une de ces bouffées de rayon gamma. Ainsi, les télescopes au sol et en orbite peuvent alors être braqués sur eux.

L’origine supposée de ces sursauts

Depuis la fin des années 1990, nous savons que ces phénomènes surviennent à des distances cosmologiques de notre Système solaire, et non pas à proximité de nous comme nous avions pu le supposer peu de temps après leur découverte. Le plus lointain sursaut gamma jamais détecté aurait d'ailleurs eu lieu à environ 12,8 milliards d'années-lumière. Une distance étourdissante.

Au fil du temps, l'origine de ces flashs a été attribuée à deux phénomènes distincts, différentiables en fonction de leur durée. Ont ainsi été mis d'un côté les sursauts gamma brefs, de l'ordre de quelques secondes, que l'on relie désormais à la fusion d'étoiles à neutrons. Le 17 août 2017, l'observation de la fusion de deux étoiles de ce type a d'ailleurs renforcé l'hypothèse selon laquelle un tel événement pourrait générer ces fameux sursauts. De l'autre les sursauts plus longs, "pouvant durer parfois plusieurs minutes", selon Mathieu de Naurois, et qui pourraient provenir de supernovae super-lumineuses, soit l'effondrement sur elles-mêmes d'étoiles très massives. Tandis que le cœur de l'étoile finit directement en trou noir en rotation rapide, le gaz environnant forme, lui, un disque d'accrétion autour du trou. Dans ce grand déchaînement, des jets de plasma se retrouvent alors expulsés de part et d'autre du trou. En entrant dans la matière interstellaire, ces jets chargés de particules accélérées forment enfin une onde de choc à l'origine de ces nombreux photons gamma.

Une émission observable des heures après le sursaut initial

"Le sursaut GRB 180720B a été très intense et a duré environ 50 secondes, une durée relativement élevée indiquant probablement la mort d'une étoile massive", peut-on lire dans le communiqué mis en ligne sur le site de l'ESA (Agence spatiale européenne). Mais au moment précis de l'alerte, impossible pour le réseau de télescopes H.E.S.S d'observer la position du sursaut gamma : "En Namibie, c'était la pleine journée", confie Mathieu de Naurois. "Nous avons dû attendre que la nuit tombe, soit environ dix heures, avant de pouvoir regarder dans sa direction. Malgré tout, nous avions l'espoir de détecter une éventuelle émission durant la phase rémanente du sursaut." Autrement dit, cette période post-flash durant laquelle la "signature" du cataclysme pouvait rester éventuellement visible.

Source : https://www.sciencesetavenir.fr/espace/astrophysique/sursaut-gamma-l-energie-la-plus-haute-jamais-detectee-dans-l-univers_139175

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