Sursauts gamma
Brèves émissions
Energie colossale
Hypernovae hypothétiques
Deux origines distinctes
Les références
Sursaut gamma court
by Pepe ©
 
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Les sursauts gamma sont des flashs ponctuels brillants constitués de photons énergétiques.
Les sursauts courts, de moins de 2 secondes, proviendraient de la fusion d'étoiles à neutrons.
Les sursauts longs sont produits après l'effondrement d'étoiles massives.

La petite histoire Up Page
Brèves émissions
Ces sursauts sont tout simplement de brèves émissions de rayons gamma, avec une durée comprise entre quelques millisecondes et plusieurs minutes. Rappelons que les rayons gamma sont en fait des photons très énergétiques, produits par exemple sur Terre lors de réactions nucléaires.

La mission Swift
Nos connaissances sur les sursauts gamma et leurs sources devraient bientôt faire un bond en avant grâce au satellite américain Swift lancé en novembre 2004. Ce satellite emporte avec lui trois instruments : BAT, un capteur de rayons gamma capable de surveiller simultanément un sixième du ciel, XRT, un détecteur de rayons X, et UVOT, un télescope d'observation dans l'ultraviolet et le domaine visible.

Comprendre simplement Up Page
Energie colossale
La caractéristique la plus intéressante est l'énergie mise en jeu. Si les sursauts trouvent leur origine dans des galaxies lointaines, ce qui a été prouvé pour certains d'entre eux, l'énergie émise par leur source doit être prodigieuse, des centaines de fois plus grande que celle générée par une supernova.
La fin des années 1990 vit un autre progrès décisif, lorsqu'il apparut que les sursauts pouvaient être suivis par une émission de lumière dans d'autres longueurs d'onde, un phénomène appelé rémanence. Cette découverte fut faite en 1997 par le satellite italien BeppoSAX lors de l'observation du sursaut GRB 970228 dans les rayons X. Il s'agissait d'une avancée fondamentale car elle ouvrait la voie à l'observation par de nouveaux outils, en particulier la spectroscopie. Celle-ci fut rapidement mise à contribution pour mesurer le décalage vers le rouge de la lumière rémanente, qui révéla que la source devait se trouver dans une galaxie située à des milliards d'années-lumière.

Domaines de présence Up Page
Hypernovae hypothétiques
Pour expliquer les sursauts gammas, les astrophysiciens ont donc émis l'hypothèse qu'au sein des étoiles les plus massives, la force gravitationnelle est si intense que les couches externes de gaz ne sont pas repoussées vers l'extérieur, mais capturées par le résidu central. Ce processus augmenterait considérablement l'énergie gravitationnelle transformée en rayonnement et en chaleur lors de l'effondrement final. Il pourrait donc expliquer comment cet événement est capable de libérer une énergie beaucoup plus importante qu'une supernova classique. Notons néanmoins que l'existence des hypernovae est encore très hypothétique, contrairement aux supernovae qui sont connues depuis longtemps.

Nouveau ciel gamma
Huit nouvelles sources de rayons ont été découvertes par le télescope Hess, installé en Namibie. Détectant la lumière bleue (dite Cherenkov) que l'atmosphère émet quand elle est frappée par ces photons très énergétiques (1012eV), les astrophysiciens ont déterminé la position de ces sources avec une grande précision. Surprise: tandis que six de ces nouvelles sources ont déjà été observées dans d'autres longueurs d'onde, les deux autres ne sont visibles qu'à ces très hautes énergies. Les six premières seraient des restes de supernovae et des pulsars, les deux dernières seraient une nouvelle classe d'objets célestes, qui accélèreraient très efficacement les noyaux d'atomes.

Explosion d'hypernovae
Depuis 1997, on savait que les sursauts gamma longs, intenses flashs de lumière très énergétiques qui durent plus de deux secondes, proviennent des confins de l'Univers et sont sans doute dus à l'explosion d'hypernovae, des étoiles primitives très massives. Mais l'origine des sursauts de plus courte durée restait en suspens. Aujourd'hui en 2006, la détection de leur émission rémanente, observée dans d'autres longueurs d'ondes, éclaire le problème.
Le satellite américain Swift a en effet observé le rayonnement X de trois sources, tandis que Hete, dont l'un des instruments, le télescope Frégate, est français, et des télescopes installés au Chili observaient l'émission en lumière visible d'une quatrième. On a pu ainsi détecter les galaxies dont ces sursauts gamma sont issus.

Son interprétation dans l'avenir Up Page
Deux origines distinctes
La conclusion s'impose. Les sursauts gamma longs et courts n'ont pas la même origine. Les sursauts courts proviennent de galaxies assez proches. Les astrophysiciens en déduisent que leur énergie est environ 1 000 fois plus faible que celles de leurs congénères de plus longue durée. Autre différence, les caractéristiques des galaxies-hôtes.
Alors que les sursauts longs ne provenaient que de galaxies à haute formation d'étoiles, les sursauts courts ont une préférence pour les vieilles galaxies. Celle qui abrite le sursaut de 70 millisecondes du 09 mai 2006 est une elliptique, qui ne fabrique plus d'étoiles depuis longtemps. C'est aussi le cas des sursauts du 24 juillet et du 13 août 2006, alors que celui détecté par Hete le 07 juillet se situe dans une galaxie spirale dite tardive.

La coalescence
Un signe qui accrédite le modèle préféré des théoriciens. Le sursaut gamma court serait le bref chant du cygne de la coalescence de deux vieux astres hyperdenses et massifs, étoiles à neutrons ou trous noirs. Après que les étoiles qui les ont formés ont explosé en supernovae, les deux astres morts on continué leur danse mutuelle pendant quelques millions d'années, se rapprochant progressivement avant de se fondre bursquement en un seul astre.
Deux jets de rayons gamma sont alors émis: c'est le sursaut gamma. Si les émissions rémanentes sont si faibles ou inexistantes, c'est que le rayonnement gamma ne rencontre alors que très peu de matière interstellaire. Normal, car d'après le modèle, les deux astres compacts ont été éjectés des régions denses de leur galaxie lors de leur formation.
Tout n'est pas réglé pour autant. Par exemple, si le sursaut provient bien d'un événement unique comme la fusion de deux astres denses, pourquoi l'émission rémanente de celui du  du 09 juillet 2006 montrait-elle des sautes d'humeur encore deux semaines après ? Shrinivas Kulkarni, professeur au California Institut of Technology (Caltech ?), estime que l'émission de la matière éjectée lors de la coalescence provient de la décroissance radioactive de neutrons libres ou du nickel produits lors de ces supernovae. A moins qu'il y ait une troisième étoile dans l'histoire. C'est l'autre solution, proposée par Andrew MacFayden de l'Institut d'étude avancée de Princeton. L'émission de rayons X proviendrait de l'interaction du sursaut avec la matière d'une étoile conpagne non compacte située à environ une minute-lumière.
Mais encore faut-il qu'il y ait réellement coalescence de deux astres. Ce qui n'est pas prouvé. La preuve sera la détection des ondes gravitationnelles que le phénomène devrait émettre. La plupart des astrophysiciens doutent que le détecteur franco-italien Virgo ou l'américain Ligo puissent le faire dans leur configuration actuelle.

Les références Up Page
Réseau Pepe
Astrocosmos
Recherche mai 2005 n°386
Recherche décembre 2005 n°392

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Mais encore … Up Page
Sursaut gamma court
Quand deux étoiles à neutrons, ou un trou noir et une étoile à neutrons, gravitent de conserve [1], les deux astres se rapprochent [2] jusqu'à s'unir en explosant [3] et en expulsant pendant un bref instant un intense rayonnement gamma sous forme de jet [4]. C'est un sursaut gamma court.