Lorsqu’une étoile massive s’effondre, il se produit ce que les astronomes appellent un sursaut gamma — ici en vue d’artiste. © A. Roquette, ESO
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Sursauts gamma : une énigme de plusieurs décennies a été élucidée

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Après le Big Bang, les sursauts gamma sont considérés comme les événements les plus lumineux de notre Univers. Et des astrophysiciens viennent de montrer que le champ magnétique qui les accompagne « se brouille » après que le matériau éjecté par l'explosion s'écrase sur le milieu environnant.

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[EN VIDÉO] Sursauts gamma : des collisions d'étoiles à neutrons illuminent l'Univers  Les sursauts gamma sont les évènements les plus lumineux de l'Univers dans le domaine des ondes électromagnétiques. On peut en observer un par jour en moyenne sur la voûte céleste et ils surviennent dans des galaxies lointaines. Il en existe deux types, les courts et les longs. Cette vidéo explique la nature des sursauts courts. 

Prenez une étoile très massive. D'au moins 40 fois la masse de notre Soleil. Voyez-la d'abord s'effondrer brutalement en un trou noir. Puis exploser. L'événement produira une onde de choc formidablement énergétique. Soufflant la matière à des vitesses proches de celle de la lumière. Et alimentant des flashs intenses. Ce que les astronomes appellent les sursauts gamma - ou GRB pour l'anglais gamma-ray bursts.

C'est le trou noir en rotation qui va entortiller les champs magnétiques environnants. Les tordre en une sorte de tire-bouchon. Ces champs magnétiques vont ainsi focaliser et accélérer le matériau éjecté. Et c'est ce que viennent de mesurer des chercheurs de l’université de Bath (Royaume-Uni). Le champ magnétique d'un sursaut gamma. Confirmant la prédiction théorique qui veut que les champs magnétiques primordiaux seront finalement détruits sous l'effet de collisions entre le front de choc en expansion et les débris stellaires environnants.

Rappelons que les champs magnétiques ne peuvent pas être observés directement. Leur signature doit être cherchée dans la lumière que produisent les particules chargées -- les électrons notamment -- prises dans les lignes de champ. Les astrophysiciens ont ainsi cherché à mesurer la polarisation de la lumière pour accéder ensuite aux propriétés physiques du champ magnétique alimentant un GRB.

Sur cette illustration, le sursaut gamma — appelé ici « prompt phase » —, l’onde de choc directe — « forward shock » — ainsi que l’onde de choc retour — « reverse shock ». © Nuria Jordana-Mitjans, Université de Bath

Des mesures juste après le sursaut

Peu de temps après le sursaut gamma, lorsque le champ magnétique primordial est toujours intact, la théorie prédit des niveaux de polarisation élevés. Supérieurs à 10 %. Mais elle prédit aussi que plus tard, lorsque le champ magnétique est « brouillé », la lumière devrait être majoritairement non polarisée.

Une polarisation importante quelques minutes après le GRB a bien été observée. Elle confirme la présence de champs primordiaux avec une structure à grande échelle. En revanche, les observations sur ce qui se passe ensuite restaient sujettes à controverse. Une équipe avait notamment observé une polarisation surprenante de 10 % bien après la survenue du sursaut gamma.

Cette fois, les chercheurs ont eu accès à des informations précises sur le GRB 141220A. Résultat : seulement 90 secondes après le sursaut, la polarisation de la lumière au niveau de l'onde de choc directe était déjà très faible. Un premier bon point en faveur de la théorie. Mais il reste à repousser encore un peu plus les frontières de la technologie pour capturer ainsi les premiers instants d'autres sursauts gamma. Afin de confirmer définitivement les prédictions des astronomes.

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