On a détecté un sursaut gamma long, GRB221009A, avec des photons aux énergies records de 18 TeV. La nature exacte du sursaut est encore inconnue.

Le Neil Gehrels SwiftSwift Observatory est un télescope spatialtélescope spatial multispectral capable d'observer dans les rayons Xrayons X durs et mous, en ultraviolet, mais aussi en lumièrelumière visible et qui a été développé par la NasaNasa en grande partie. Il a été lancé en 2004, son but était d'aider à identifier, localiser et observer les sursauts gamma. Or, justement, on apprend que le 9 octobre 2022 il a détecté un de ces sursauts gamma baptisé GRB221009A (rappelons que GRB est l'acronyme de Gamma Ray Burst, c'est-à-dire sursautsursaut gamma en anglais). La source porteporte le nom de Swift J1913.1 + 1946 dans le catalogue des observations du télescope en orbiteorbite autour de notre Planète bleue.

Ces images prises en lumière visible par le télescope ultraviolet/optique de Swift montrent comment la rémanence de GRB 221009A (encerclé) s'est estompée au cours d'environ 10 heures. L'explosion est apparue dans la constellation de la Flèche et s'est produite il y a 1,9 milliard d'années. L'image mesure environ 4 minutes d'arc. © NASA/Swift/B. Cenko
Ces images prises en lumière visible par le télescope ultraviolet/optique de Swift montrent comment la rémanence de GRB 221009A (encerclé) s'est estompée au cours d'environ 10 heures. L'explosion est apparue dans la constellation de la Flèche et s'est produite il y a 1,9 milliard d'années. L'image mesure environ 4 minutes d'arc. © NASA/Swift/B. Cenko

Ce n'est pas le plus lointain ni de facto le plus ancien des sursauts gamma découverts par les yeux de la noosphère mais il bat tout de même un record, non pas tellement par son énergie propre peut-être, qui est au moins égale à celle libérée par le SoleilSoleil pendant environ 10 milliards d'années en seulement quelques secondes (ce qui en fait un sursaut gamma long), mais bien parce que l'énergie de certains des photonsphotons gamma qu'il a émis dans un passé lointain et que l'on détecte aujourd'hui est un peu supérieure à celle des collisions entre protonsprotons au LHCLHC.

On l'estime en effet à environ 18 TeV, soit 18.000 GeVGeV, c'est-à-dire que l'on pourrait produire l'équivalent en massemasse de plus de 18.000 protons avec un seul de ces photons.

Bien que ce GRB soit bien plus proche que la moyenne de ceux connus, il était encore trop loin pour menacer la vie sur Terre. Rappelons que certains spéculent sur l'occurrence d'un GRB suffisamment proche pour expliquer certaines des crises biologiques qui ont marqué l’histoire de la biosphère.

Plusieurs modèles d'hypernovae

 L'astronomeastronome Pro/Am bien connu Serge Brunier raconte sur TwitterTwitter comment il a été témoin de cette découverte puisque GRB221009A n'était pas visible uniquement en gamma et X.

 

 

GRB221009A est, on l'a dit, un sursaut gamma long, ce qui veut dire que le phénomène astrophysiqueastrophysique qui l'a produit est ce que l'on appelle une hypernovahypernova, ou encore une supernovasupernova superlumineuse (en abrégé et en anglais SLSN pour superluminous supernova. On estime que ce type d'explosion stellaire libérerait l'énergie de plus de 100 supernovae. Il est estimé qu'une hypernova se produit dans la Voie lactéeVoie lactée seulement une fois tous les 200 millions d'années.

Par contre, il existe encore des incertitudes sur le mécanisme exact générant une hypernova. Il pourrait s'agir d'une collision entre deux étoilesétoiles massives encore sur la séquence principale ou bien de l'explosion d'une étoile très massive en rotation rapide baignée dans un champ magnétique puissant.

Une autre explication, souvent favorisée, est celle du type « collapsar », contraction des termes anglais collapse (effondrementeffondrement) et star (étoile). Il s'agit de l'effondrement d'une étoile très massive qui forme un trou noirtrou noir en son cœur accrétant de la matièrematière et émettant deux jets puissants déchirant la surface de l'étoile et avec une forte émission de rayons gammarayons gamma (toutes les hypernovae ne seraient pas automatiquement des sursauts gamma).


Une présentation du satellite Swift. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard Space Flight Center

 


Un sursaut gamma record, visible à l'œil nu !

Article de Jean-Luc GoudetJean-Luc Goudet publié le 21 mars 2008

Il est trop tard pour le voir car le flashflash lumineux n'a duré que quelques minutes. Mais Swift et d'autres télescopes, eux, l'ont vu et photographié. Pourtant, le rayonnement de ce sursaut gamma a parcouru 7,5 milliards d'années-lumièreannées-lumière avant de briller dans le ciel de la Terre. L'énergie libérée est fantastique : pendant son éclat, GRB 080319B était 2,5 millions de fois plus lumineux que la plus brillante des supernovae...

Les images de GRB 080319B obtenues par Swift, en rayonnement X, à gauche, et en ultraviolet, à droite. © Nasa/Swift/Stefan Immler, <em>et al.</em><br> 
Les images de GRB 080319B obtenues par Swift, en rayonnement X, à gauche, et en ultraviolet, à droite. © Nasa/Swift/Stefan Immler, et al.
 

Depuis le lancement du satellite Swift en 2004, c'est un piège à sursauts gamma qui a été mis en place par les astronomes du monde entier et qui vient de saisir la plus forte explosion jamais enregistrée. Ces événements extrêmement énergétiques, GRB pour Gamma Ray Burst en anglais, se traduisent par une émission de rayons X et gamma durant un bref instant, de quelques minutes au maximum. On les explique aujourd'hui par la fin dramatique d'une étoile. Il pourrait s'agir soit d'un astreastre de grande taille (d'au moins trente fois la masse du Soleil) qui explose puis s'effondre sur lui-même, soit du choc de deux astres compacts, naines blanchesnaines blanches ou étoiles à neutronsétoiles à neutrons. Si l'énergie est suffisante, il y a déclenchement d'un sursaut gamma.

Depuis longtemps, les astronomes cherchent à braquer leurs télescopes dans la direction d'un tel sursaut pour observer l'astre qui en est à l'origine dans le domaine du visible ou de l'ultraviolet. C'est ce que l'on appelle la contrepartie optique. L'exercice est difficile car le sursaut est très court et les instruments sensibles aux rayons X et gamma ne fournissent la direction du signal qu'avec une précision faible.

Le satellite Swift et la mobilisation générale des meilleurs télescopes de la planète ont changé la donne. Le piège fonctionne ainsi : Swift détecte un sursaut, le localise, transmet les coordonnées aux instruments terrestres et spatiaux impliqués dans ce réseau mondial, tous pointent le plus rapidement possible la région du ciel désignée par Swift et enclenchent leurs caméras. Après la détection du premier sursaut en mai 2005, ce détecteur planétaire a fonctionné à de nombreuses reprises.

Ce 19 mars 2008, l'alerte a même sonné quatre fois... « Le décès de Arthur C. Clarke semble avoir enflammé l'universunivers de sursauts gamma » commente Judith Racusin, en hommage au grand homme disparu ce jour-là. Les sursauts étant baptisés avec la date du jour, le premier est GRB 080319A et le second GRB 080319B. Celui-là a battu tous les records et restera sans doute longtemps dans l'histoire de l'astronomie.

La contrepartie optique observée depuis le sol par les astronomes du groupe polonais <em>Pi of the sky</em>. GRB 080319B est au centre de l'image. © <em>Pi of the sky</em>
La contrepartie optique observée depuis le sol par les astronomes du groupe polonais Pi of the sky. GRB 080319B est au centre de l'image. © Pi of the sky

Une puissance exceptionnelle qui reste à expliquer

Après l'alerte, plusieurs instruments terrestres ont pointé cet objet, dont le VLT (Very Large Telescope), au Chili. Swift lui-même actionnait ses détecteurs à rayons X et ultraviolets. Une équipe polonaise (Pi of the sky) a même pu filmer l'événement. La contrepartie visible a atteint une magnitudemagnitude de 5 à 6. C'est la limite d'une luminositéluminosité repérable à l'œilœil nu. Si quelqu'un, ayant au-dessus de lui un ciel dégagé et de bonne qualité (un citadin n'avait aucune chance), a levé les yeux à cet instant vers la constellationconstellation du Bouvier, il a pu voir un minuscule flash. Mais quatre minutes plus tard, comme l'a mesuré le groupe polonais Pi of the sky, la luminosité chutait brutalement, la magnitude descendant à 11 (la magnitude indique l'inverse de la luminosité).

Durant ces quelques minutes, la luminosité était 2,5 millions fois plus élevée que la plus lumineuse des surpernovae observée à ce jour. Pourtant, les instruments au sol, dont le VLT, indiquaient un décalage vers le rougedécalage vers le rouge de 0,94, ce qui correspond à une distance de 7,5 milliards d'années-lumière, soit la moitié du rayon de l'univers observable ! L'énergie libérée par l'astre à l'origine de cette explosion a donc dû être énorme. De très loin, durant ces quelques minutes d'éclat, GRB 080319B fut le plus lointain des astres visibles à l'œil nu. A titre de comparaison, l'objet le plus lointain que nos yeux peuvent voir est la galaxie du Triangle (M33), de magnitude 5,7 et située à 2,9 millions d'années-lumière.

Il reste maintenant aux astronomes à expliquer l'exceptionnelle puissance de cette émission. Il est possible, par exemple, que la Terre ait été située, par hasard, précisément au centre du faisceau de rayonnements émis par l'astre qui a explosé. Nul doute que de nombreux astrophysiciensastrophysiciens sont actuellement en train d'éplucher les données de tous les instruments qui ont saisi GRB 080319B durant ses quatre minutes de célébrité...