Les sursauts gamma les plus brillants illuminent notre galaxie comme jamais auparavant

Les rayons X de l’explosion ont illuminé 20 nuages ​​​​de poussière dans notre galaxie, permettant de déterminer la distance et la nature de la poussière avec plus de précision que jamais. Mais le mystère demeure. Les débris de l’étoile explosive qui a produit le sursaut gamma semblent avoir disparu sans laisser de trace.

GRB 221009A a été signalé pour la première fois lorsque Observatoire Neil Gehrells Swift de la NASA Découvrez les rayons X le 9 octobre 2022. Leur source semble être dans notre galaxie, la Voie lactée, non loin du centre galactique. Cependant, il y a beaucoup plus de données de Swift et Le télescope spatial Fermi Gamma-Ray de la NASA Il a immédiatement suggéré qu’il était allé trop loin. Remarques de Le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral Puis il a trouvé l’explosion vers une galaxie beaucoup plus éloignée qui se trouvait juste en dehors de la nôtre.

Être si loin, environ deux milliards d’années-lumière plutôt que quelques dizaines de milliers, signifie que le GRB doit être très brillant.

“La différence entre les sursauts gamma réguliers et ceux-ci est à peu près la même que la différence entre l’ampoule de votre salon et les projecteurs qui clignotent dans un stade de sport”, a déclaré Andrew Levan de l’Université Radbound aux Pays-Bas, qui utilise le NASA/ ESA/ESA James Webb Space Telescope. , Canadian Aerospace and Télescope spatial Hubble de la NASA/ESA surveiller l’explosion.

Statistiquement, on pense que les rayons gamma brillants comme GRB 221009A ne se produisent qu’une seule fois en quelques milliers d’années et peuvent être les sursauts gamma les plus brillants depuis l’aube de la civilisation humaine. Les astronomes l’ont donc surnommé BOAT – le plus brillant de tous les temps.

« C’est un événement très intéressant. Nous avons eu beaucoup de chance d’en être témoins”, a déclaré Alicia Rocco-Escurial, chercheuse à l’Agence spatiale européenne qui étudie le GRB.

Les calculs montrent que pendant les quelques secondes qu’a duré l’explosion, elle a déposé environ des gigawatts d’énergie dans la haute atmosphère terrestre. C’est la puissance de sortie équivalente d’une centrale électrique terrestre. “Tant de rayons gamma et de rayons X sont émis qu’ils excitent l’ionosphère terrestre”, a déclaré Erik Kuulkers, scientifique du projet ESA pour Integral, l’un des engins spatiaux qui a découvert le GRB.

Un certain nombre d’engins spatiaux ESA XMM-Newton, Solar Orbiter, BepiColombo, Gaia et SOHO ont également détecté le GRB ou ses effets sur notre galaxie. L’événement était si brillant que le rayonnement résiduel, connu sous le nom de rémanence, est toujours visible et durera longtemps. “Nous verrons les vestiges de cet événement dans les années à venir”, a déclaré Volodymyr Savchenko de l’Université de Genève, en Suisse, qui effectue actuellement une analyse intégrée des données.

Cette énorme quantité de données est maintenant recueillie à partir d’instruments complètement différents pour comprendre comment l’explosion d’origine s’est produite et comment le rayonnement interagit avec d’autres matières lors de son voyage dans l’espace.

Un domaine qui a obtenu des résultats scientifiques est la façon dont les rayons X brillent sur les nuages ​​​​de poussière dans notre galaxie. Le rayonnement traverse l’espace intergalactique pendant environ deux milliards d’années avant d’entrer dans notre galaxie. Puis il a trouvé son premier nuage de poussière il y a environ 60 000 ans et son dernier il y a environ 1 000 ans.

Chaque fois qu’un rayon X rencontre un nuage de poussière, il disperse une partie du rayonnement, formant des anneaux concentriques qui semblent s’étendre vers l’extérieur. XMM-Newton de l’ESA a observé cet épisode pendant plusieurs jours après GRB. Des nuages ​​plus proches produisent des anneaux plus grands simplement parce qu’ils semblent plus grands d’un point de vue.

Andrea Tiengo, Scuola Universitaria Superiore IUSS Pavia, Italie, et une équipe d’astronomes ont analysé les données pour obtenir les distances les plus précises pour chacun de ces nuages ​​de poussière. “Il semble que le premier nuage à frapper se soit trouvé au bord de notre galaxie, loin de l’endroit où les nuages ​​de poussière galactiques sont normalement vus”, a déclaré Andrea. L’équipe en a alors déduit la nature des grains de poussière dans le nuage car les rayons X étaient diffusés selon la taille, la forme et la composition de la poussière.

Au fil des ans, les astronomes ont proposé un certain nombre de propriétés différentes des grains de poussière qu’Andrea et ses collègues peuvent tester avec des données de rayons X. Ils ont trouvé qu’un modèle reproduisait très bien l’épisode. Dans ce modèle, les grains de poussière sont principalement constitués de graphite, qui est une forme cristalline de carbone. Ils ont également utilisé leurs données pour reconstruire l’émission de rayons X du GRB lui-même, car ce signal particulier n’était directement observé par aucun instrument.

Mais il reste encore un mystère quant à savoir quel objet a explosé pour créer le GRB. Andrew Levan et ses collègues ont utilisé les télescopes Webb et Hubble pour rechercher des traces de l’explosion – et n’en ont trouvé aucune. “Étrange,” dit-il, “et pas tout à fait clair ce que cela signifie.”

Une étoile peut être si massive qu’après l’explosion initiale, elle forme rapidement un trou noir qui engloutit la matière qui crée le nuage de gaz connu sous le nom de rémanent de supernova.

Par conséquent, il reste encore beaucoup de travail à faire alors que les astronomes continuent de rechercher les restes de cette étoile qui explose. Une chose qu’ils rechercheront, ce sont des traces d’éléments lourds tels que l’or, qui auraient résulté de la grande explosion.

Notes aux éditeurs :
Les dernières observations de GRB 221009A, y compris celles de XMM-Newton, du télescope spatial James Webb et d’Integral, ont été présentées le 28 mars 2023 lors d’une conférence de presse lors de la 20e réunion de la division d’astrophysique des hautes énergies de l’American Astronomical Society (AAS). à Hawaï, États-Unis. Diffusion en direct:

“Ring Strength: Soft X-Ray Emission of GRB 221009A from a Dust Scattering Halo” par Andrea Tiengo et al. , Publié dans Lettre du journal d’astrophysique :

“Premier spectre JWST du prochain GRB Aurora : pas de supernova brillante dans l’observation du GRB le plus brillant, GRB 221009A” par Andrew Levan et al. , Publié dans Lettre du journal d’astrophysique :