Cienciaes.com : éclatement de rayons gamma lors d’un effondrement stellaire. Nous avons parlé avec Tomás Ahumada

De temps en temps, un éclair fugace d’un cataclysme aux dimensions inimaginables nous parvient des profondeurs du Cosmos. Le rayonnement émis lors du sursaut atteint la Terre après avoir parcouru des milliards d’années et, malgré le temps et la distance parcourus, possède encore suffisamment d’énergie pour être détecté par des télescopes spatiaux spécialement conçus pour capter les ondes les plus énergétiques du spectre électromagnétique : les rayons gamma.

“La détection des sursauts gamma a une histoire amusante”, explique Tomás Ahumada, notre invité aujourd’hui sur Talking to Scientists. Les premières détections ont eu lieu dans les années 1960, lorsque les États-Unis d’Amérique et l’ancienne Union soviétique se battaient pour le contrôle du monde. Les deux puissances ont mené une course effrénée dans le développement des armes nucléaires et, peut-être conscientes du danger que cela comportait, elles ont décidé de signer un accord limitant les essais nucléaires. Pour surveiller le respect des accords, les États-Unis ont conçu un ensemble de satellites appelé “VELA” conçu pour détecter le minuscule flash de rayons gamma qui se produit au moment d’une explosion nucléaire. À la surprise générale, les Velas ont commencé à détecter des éclairs de rayons gamma qui ne provenaient pas de la Terre mais de l’espace lointain. C’est ainsi qu’a commencé ce qu’on appelle « l’astronomie des rayons gamma ».

Des décennies plus tard, alors que de nouveaux télescopes spatiaux spécialement conçus pour capturer les sursauts gamma du cosmos ont été lancés, le nombre de détections a augmenté et les scientifiques ont observé que, en fonction de leur durée, ils pouvaient être divisés en deux classes. Certains d’entre eux sont de véritables éclairs de rayonnement qui ont une durée très courte, moins de 2 secondes, ils sont connus sous le nom de SGRB (Short Gamma Ray Burst). D’autres durent plus longtemps, sont les soi-disant LGRB (Grande rafale de rayons gamma). Cette classification a été établie car on pense que les deux types ont des origines différentes. Courtes rafales (SGRB) proviendraient de la fusion de deux étoiles à neutrons ou d’une étoile à neutrons et d’un trou noir. Le long terme (LGRB), ont plutôt pour origine l’effondrement brutal d’une étoile de grande masse lorsqu’elle épuise son combustible nucléaire.

C’était le cas jusqu’à présent, cependant, l’étude publiée dans Nature Astronomy, dirigée par Tomás Ahumada, chercheur chilien au Nasa et de l’Université du Maryland, montre que cette division n’est pas aussi claire qu’on le pensait auparavant. L’enquête débute le 26 août 2020 à 4:29:52 UTC, lorsque le moniteur de sursaut gamma installé sur le télescope spatial Fermi a détecté un flash gamma GRB200826. La rafale a été de courte durée, un peu plus d’une seconde, elle a donc été classée comme SGRB. Étant donné que les détecteurs de Fermi, et les détecteurs de rayons gamma en général, ne fournissent qu’une localisation approximative dans une région plus ou moins large du ciel, après détection, une enquête approfondie est nécessaire pour déterminer la position exacte de la source. Pour y parvenir, Fermi et le concert des instruments du réseau interplanétaire (NIP) envoient des signaux d’alerte à des centaines de scientifiques qui se précipitent pour scanner la région avec des télescopes à rayons X, optiques et radio pour tenter de localiser la lueur de la source du flash gamma. C’est ainsi que Tomás Ahumada et son équipe ont réussi à localiser le candidat qui remplissait toutes les conditions, il a été identifié comme ZTF20abwysqy.

L’origine de l’explosion se trouve dans une galaxie située à plus de 6 800 millions d’années-lumière. Après l’alerte du télescope de Fermi, Tomás Ahumada et un grand groupe de plus de cinquante scientifiques ont recherché et localisé la source et étudié la courbe de la lumière émise au cours des heures et des jours suivant l’explosion. Les résultats ont révélé que, bien qu’il s’agisse d’un bref sursaut gamma (SGRB), son origine n’est pas, comme on pourrait s’y attendre, la collision de deux étoiles à neutrons mais le résultat de l’effondrement gravitationnel d’une étoile supermassive.

Je vous invite à écouter Tomás Ahumada, chercheur chilien au Département d’Astronomie, Université du Maryland, et à la Division des Sciences d’Astrophysique, Nasa Centre de vol spatial Goddard, Greenbelt, MD, Etats-Unis.

Les références:

Ahumada, T., Singer, LP, Anand, S. et al. Découverte et confirmation du plus court sursaut gamma d’un collapsar. Nat Astron (2021).

Nasa‘s Fermi repère le sursaut gamma “Fizzled” d’une supernova en español

Des astronomes découvrent la plus brève rafale de rayons gamma alimentée par une supernova