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Quelle est l'origine des sursauts gamma ?

Dossier - Sursaut gamma : une puissance colossale dans l'univers
DossierClassé sous :Astronomie , Galaxie , magma

Les sursauts gamma sont peut-être les phénomènes les plus puissants de l'univers. De quoi s'agit-il exactement ? Pourquoi se déclenchent-ils ? Comment les détecter ? Futura lève le voile sur les sursauts gamma dans ce dossier.

  
DossiersSursaut gamma : une puissance colossale dans l'univers
 

La question portant sur la nature « locale » ou non des sursauts gamma se posa immédiatement après leur découverte et fut l'objet d'un débat très intense pendant plusieurs décennies. Alors, quelle est l'origine des sursauts gamma ?

D'où viennent les sursauts gamma ? Le débat fit rage au moment de leur découverte. (Un peu comme celui qui eut lieu au début du XXe siècle entre les astronomes H. D. Curtis et H. Shapley à propos de la nature extragalactique des nébuleuses observées dans le ciel et cataloguées par C. Messier).

D'où viennent les sursauts gamma ? Quelle est leur origine ? Ici, la voie lactée vue depuis la Terre. (Image obtenue en assemblant des photos couvrant l'ensemble de la sphère céleste. Le panorama final correspond à 120 heures d'observations, étalées sur plusieurs semaines.) © ESO/S. Brunier, CC by 4.0

Une origine extragalactique, voire cosmologique ?

Certains pensaient voir l'origine des sursauts gamma dans des objets du Système solaire. D'autres suggéraient que ces astres appartenaient à notre Galaxie : soit dans le plan de celle-ci, soit distribués uniformément dans son halo. Enfin, quelques avocats, bien rares, plaidaient pour une origine extragalactique.

L'enjeu était de taille : plus la distance de l'objet était grande, plus l'énergie créée devait être considérable pour expliquer les observations. Les tenants d'une origine cosmologique n'étaient donc pas très nombreux. En effet, s'ils se produisaient à des distances conformes à cette hypothèse, les sursauts gamma devenaient alors les objets les plus énergétiques jamais observés depuis la formation même de notre univers !

Image du sursaut gamma le plus lointain jamais observé à cette date : le petit point rouge, au centre et agrandi en bas à droite. La lumière a voyagé environ 13 milliards d’années avant de parvenir jusqu'à nous ! (Image obtenue par l'instrument Grond, installé sur le télescope de 2.2 mètres du MPE, à La Silla, Chili.)

Distance : des sursauts gamma très lointains et très vieux

La question ne fut définitivement tranchée qu'un quart de siècle plus tard, en 1997. Grâce à une observation du satellite italo-hollandais BeppoSax, il fut possible d'observer un sursaut dans un autre domaine que les rayons gamma, celui des rayons X. Cela permit de mesurer très précisément sa distance suite à une remarquable cascade d'observations. Le verdict fut sans appel : ce sursaut se situait à une distance « cosmologique », à environ 8 milliards d'années-lumière de la Terre !

Depuis cette date, plusieurs centaines de mesures ont définitivement confirmé ce résultat. Actuellement, le record est détenu par un sursaut détecté le 23 avril 2009 (voir notre article GRB 090423 : un sursaut gamma témoin de la jeunesse de l'univers). Il s'agit de l'astre le plus vieux jamais observé (bien plus âgé que la plus lointaine galaxie actuellement connue) ; l'univers n'avait que 600 millions d'années lorsque ce phénomène se produisit. Vu de l'autre côté de la lorgnette, la lumière a mis plus de 13 milliards d'années avant de parvenir jusqu'à nous. Notre propre Galaxie n'existait même pas lorsque ce sursaut apparut, et notre Soleil encore moins !