LE sursaut gamma (GRB) ou sursauts gamma ils comptent parmi les événements électromagnétiques les plus brillants et les plus énergétiques de l’univers. Ils sont capables d’émettre en quelques secondes la même quantité d’énergie que le Soleil émet tout au long de son cycle de vie de 10 milliards d’années. Leur mécanisme de formation fait encore l’objet de recherches, même s’il existe un consensus au sein de la communauté astronomique selon lequel les sursauts gamma se forment à la suite d’explosions de supernovae ou des fusions d’objets compacts tels que étoiles à neutrons.
Qu’est-ce qu’ils sont et comment ils ont été découverts
LE sursauts gamma sont de courtes impulsions de rayonnement électromagnétique dans des longueurs d’onde gamme, c’est-à-dire caractérisé par une longueur d’onde beaucoup plus petite que celle visible à nos yeux, environ des centaines ou des milliers de milliardièmes de mètre. Les sursauts gamma comptent parmi les phénomènes électromagnétiques les plus énergétiques de l’Univers et, comme leur nom l’indique, ils se caractérisent par des impulsions de courte durée qui peuvent varier de millisecondes à centaines de secondes. C’est précisément la durée de l’impulsion d’énergie qui sépare les sursauts gamma en deux types différents, court et longprovenant comme nous le verrons de deux mécanismes physiques différents.
Dans les années 1960, pendant la guerre froide, pour freiner la prolifération des armes nucléaires, les États-Unis et l’Union soviétique ont signé un traité interdisant les essais nucléaires dans l’atmosphère et dans l’espace. Pour garantir qu’il n’y ait pas de violations, les États-Unis ont lancé je Satellites Vela, capable de détecter les rayons gamma produits par des explosions atomiques. À leur grande surprise, pendant leur période d’exploitation, les scientifiques qui exploitaient les satellites ont détecté plusieurs rayons gamma provenant non pas de la Terre, mais plutôt de l’espace lointain. Compte tenu de leur courte durée, les scientifiques ont appelé ces phénomènes sursaut gamma ou sursauts gamma.
Pendant plusieurs années, les sursauts gamma sont restés un mystère pour les astronomes car les instruments utilisés pour les détecter n’avaient pas une résolution angulaire suffisante et il était donc quasiment impossible d’identifier la source céleste qui les produisait. Cependant, il était clair que ces sursauts gamma ne provenaient pas de la Voie lactée, mais d’autres galaxies, puisqu’ils n’étaient pas concentrés sur le plan galactique, mais étaient uniformément réparti dans le ciel. L’absence d’identification claire de la source qui les a générés a conduit les physiciens à formuler un grand nombre de théories sur leur nature, à tel point qu’à un moment donné dans les années 1990, il y avait plus de théories que de sursauts gamma observés.
Quelles sources génèrent des sursauts gamma
La durée des sursauts gamma est étroitement liée au mécanisme physique qui les produit. LE flashs longue portéed’une durée allant de quelques secondes à des centaines de secondes, sont générés par l’explosion de supernovae et proviennent principalement de galaxies spirales avec une formation d’étoiles intense qui contiennent de jeunes étoiles massives. Selon des modèles récents, ces éclairs se forment dans des étoiles massives qui explosent en supernovae et en laissent une derrière elles. étoile à neutrons ou un trou noir. La matière stellaire tombant vers cet objet compact est accélérée à des vitesses telles qu’elle émet des rayons gamma.
LE courts sursauts gamma, caractérisés par une durée comprise entre une milliseconde et quelques secondes, proviennent pour la plupart de galaxies elliptiques. Comme ces dernières ne contiennent pas d’étoiles jeunes et massives, les sursauts gamma courts ne peuvent pas être générés par les supernovae. Selon les théories les plus récentes, ils seraient générés par la fusion de deux étoiles à neutrons ou d’une étoile à neutrons et d’un trou noir. Lorsque les deux objets tournent autour l’un de l’autre, ils sont soumis à d’immenses forces de marée qui provoquent la destruction de l’objet le moins massif. Le matériau résultant est attiré gravitationnellement vers l’autre objet et accéléré jusqu’à émettre des sursauts gamma.
Avec quels instruments les sursauts gamma sont-ils observés ?
Les sursauts gamma ne peuvent pas être observés avec des télescopes ordinaires car ils sont conçus pour détecter le rayonnement visible. Les rayons gamma ont plutôt besoin d’un vrai détecteur de particules pour pouvoir être observés, similaires dans leur concept à ceux utilisés dans les expériences de physique des particules élémentaires.
Le principe de ces détecteurs est de faire interagir le rayonnement gamma avec différentes couches de matériaux, dont le silicium et le tungstène. À chaque interaction, le sursaut gamma perd de l’énergie jusqu’à s’arrêter complètement. En analysant le nombre de couches de matériau traversées et sous quel angle, les astronomes peuvent déterminer l’énergie et la direction d’où provenait le rayonnement gamma. Les plus grands télescopes fonctionnant dans la bande gamma sont des satellites Swift et Fermi La NASA qui observe en dehors de l’atmosphère terrestre car cette dernière absorbe l’essentiel des rayons gamma venant de l’espace.
Cependant, les sursauts gamma peuvent également être étudiés dans d’autres longueurs d’onde grâce à leur caractéristique particulière, appelée rémanence ou rémanence. L’émission de sursauts gamma s’accompagne en effet généralement d’une émission de matière à grande vitesse. Ce dernier interagit avec le milieu interstellaire en y déposant de l’énergie, provoquant son échauffement et l’émission ultérieure d’un rayonnement lumineux dans des longueurs d’onde. X, ultra-violet et optique. Ce phénomène permet, une fois la direction d’origine d’un sursaut gamma identifiée grossièrement, d’identifier précisément la source céleste et de l’étudier avec des télescopes traditionnels.