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Un sursaut gamma aurait épargné la Terre au huitième siècle

De l’an 774 à 775, un flux de rayons cosmiques a frappé la Terre, provoquant une augmentation spectaculaire du taux de carbone 14 dans l'atmosphère. Révélé en 2012 par l’étude des cernes de cèdres du Japon, l’événement demeurait inexpliqué. On pense aujourd’hui qu’il pourrait résulter d’un sursaut gamma court survenu dans la Voie lactée, mais heureusement suffisamment loin pour épargner la vie sur Terre.

Ces images, extraites de la vidéo ci-dessus, montrent la fusion de deux étoiles à neutrons simulée à l'aide d'un supercalculateur. Les lignes blanches et vertes représentent des champs magnétiques et les couleurs allant vers le rouge des densités de matière de plus en plus faibles. Les étoiles à neutrons en orbite l’une autour de l’autre s’approchent rapidement, perdant de l'énergie en émettant des ondes gravitationnelles. Elles fusionnent après environ trois orbites en moins de 8 millisecondes. La fusion amplifie et tord  les lignes de  champ magnétique qui deviennent très torturées et un trou noir (black hole) peut éventuellement finir par se former. Les lignes de champ magnétique deviennent finalement plus organisées en adoptant une structure qui rappelle les lignes de courant d’un jet de matière, ce qui produit de courtes bouffées de rayons gamma. © Nasa Ces images, extraites de la vidéo ci-dessus, montrent la fusion de deux étoiles à neutrons simulée à l'aide d'un supercalculateur. Les lignes blanches et vertes représentent des champs magnétiques et les couleurs allant vers le rouge des densités de matière de plus en plus faibles. Les étoiles à neutrons en orbite l’une autour de l’autre s’approchent rapidement, perdant de l'énergie en émettant des ondes gravitationnelles. Elles fusionnent après environ trois orbites en moins de 8 millisecondes. La fusion amplifie et tord les lignes de champ magnétique qui deviennent très torturées et un trou noir (black hole) peut éventuellement finir par se former. Les lignes de champ magnétique deviennent finalement plus organisées en adoptant une structure qui rappelle les lignes de courant d’un jet de matière, ce qui produit de courtes bouffées de rayons gamma. © Nasa

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En 2012, un groupe de chercheurs japonais avait annoncé dans une publication du journal Nature qu’une augmentation anormalement élevée de la quantité de carbone 14 s’était produite dans l’atmosphère de la Terre de l’an 774 à 775. Ce curieux événement n’avait alors pas d’explication.

On ne pouvait l'imputer à une augmentation de l’activité solaire, car l'ampleur de cet apport de carbone 14 est trop grande. La source ne pouvait pas non plus être l’explosion d’une supernova dans la Voie lactée, même si un tel événement aurait pourtant pu rendre compte de ce brusque accroissement. Dans ce cas, en effet, les astronomes japonais et chinois auraient certainement noté l’apparition d’une nouvelle étoile particulièrement brillante sur la voûte céleste, et l’auraient indiquée dans leurs archives. C’est précisément ce qui est arrivé en juillet 1054 avec la supernova à l’origine de la nébuleuse du Crabe et du pulsar qu’elle abrite.

Une vue d'artiste montrant une bulle de lumière d'un sursaut gamma. Le flash est ici émis par un magnétar. © Nasa
Une vue d'artiste montrant une bulle de lumière d'un sursaut gamma. Le flash est ici émis par un magnétar. © Nasa

Une collision d'astres compacts

Actuellement, deux chercheurs de l'Institut d'astrophysique de l'université allemande d'Iéna proposent une explication dans un article publié sur Arxiv. Selon eux, la brusque augmentation des rayons cosmiques qui ont frappé la Terre au VIIIe siècle n’aurait pas été le fait de noyaux atomiques mais de photons gamma. La Terre aurait donc été touchée par le rayonnement d'un sursaut gamma court. Ce phénomène dure quelques secondes et n’est pas associé à une explosion d’étoile : il est donc invisible sur la voûte céleste. Par ailleurs, il ne s’agirait pas de n’importe quel sursaut gamma...

Pour avoir laissé des traces aussi importantes sur Terre, ce sursaut devrait s’être produit au sein de la Voie lactée. On ne parle donc pas ici des sursauts gamma surpuissants qui se sont produits à des distances cosmologiques et voilà des milliards d’années. On peut aussi éliminer l’hypothèse de la colère d’un magnétar, comme les deux astrophysiciens l’ont fait. Cette source gamma, relativement faible, n’aurait pu causer l’événement survenu au VIIIe siècle qu’en étant si proche de la Terre qu’on l’aurait forcément détecté.


Cette vidéo présente les sursauts gamma et un des modèles utilisés pour les expliquer. Il s'agit d'une collision d'étoiles à neutrons simulée sur ordinateur. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En passant simplement la souris sur le rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © SpaceRip, YouTube

Dernière hypothèse : la collision d’astres compacts. Les chercheurs Valeri Hambaryan et Ralph Neuhäuser n’envisagent pas la collision de deux trous noirs, mais plutôt celle de deux étoiles à neutrons (qui aurait éventuellement donné un trou noir) ou encore la collision d’une étoile à neutrons et d’un trou noir. Toutefois, une autre hypothèse ne peut être écartée : la collision de deux naines blanches sans qu’une supernova SN Ia n’en résulte.

Une extinction massive qui n'est pas arrivée

Si les deux chercheurs ont raison, on ne peut s’empêcher d’avoir froid dans le dos. En effet, c’est peut-être aussi un sursaut gamma proche de la Terre qui est à l’origine d'une extinction importante, celle de l'Ordovicien supérieur, il y a 445 millions d’années. On peut facilement imaginer qu’il aurait suffi que la collision des astres compacts de 774-775 se soit produite un peu plus près pour que le sort de l’humanité en soit dramatiquement changé.

La catastrophe cosmique se serait produite à plus de 3.000 années-lumière du Système solaire. Comme le dit Ralph Neuhäuser, « si le sursaut gamma avait été plus proche, il aurait causé d'importants dégâts à la biosphère. Mais même à des milliers d'années-lumière, un événement similaire sèmerait aujourd'hui le chaos dans les systèmes électroniques très sensibles dont dépendent les sociétés avancées ». Les astrophysiciens pensent toutefois que la collision aurait eu lieu à moins de 12.000 années-lumière du Soleil.


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