Crédit d'image: Hubble
Trois des plus grandes explosions de l'Univers: les sursauts gamma, les éclairs de rayons X et les supernovae pourraient en fait provenir du même événement - l'effondrement d'une étoile supermassive. Un astronome de Caltech a découvert que les différents types d'explosions semblent contenir la même quantité d'énergie, ils sont simplement répartis différemment entre les jets à basse et à haute énergie. La NASA va lancer un nouveau vaisseau spatial de détection de rayons gamma, appelé SWIFT, qui devrait être capable de détecter 100 bustes de rayons gamma par an. Cela devrait donner aux scientifiques de nouvelles cibles à étudier.
Depuis plusieurs décennies, les astrophysiciens s'interrogent sur l'origine d'explosions puissantes mais apparemment différentes qui illuminent le cosmos plusieurs fois par jour. Une nouvelle étude cette semaine démontre que les trois saveurs de ces explosions cosmiques - les sursauts gamma, les flashs X et certaines supernovae de type Ic - sont en fait liées par leur énergie explosive commune, suggérant qu'un seul type de phénomène, l'explosion d'une étoile massive, est le coupable. La principale différence entre eux est la «voie d'évasion» utilisée par l'énergie lorsqu'elle fuit l'étoile mourante et son trou noir nouvellement né.
Dans le numéro du 13 novembre de la revue Nature, l'étudiant diplômé de Caltech Edo Berger et un groupe international de collègues rapportent que les explosions cosmiques ont à peu près la même énergie totale, mais cette énergie est répartie différemment entre les jets rapides et lents dans chaque explosion. Cette idée a été rendue possible par des observations radio, effectuées au Very Large Array (VLA) de l'Observatoire national de radioastronomie et à l'Owens Valley Radio Observatory de Caltech, d'un sursaut gamma localisé par le satellite High Energy Transient Explorer (HETE) de la NASA le 29 mars de cette année.
La rafale, qui à 2,6 milliards d'années-lumière est la rafale de rayons gamma classique la plus proche jamais détectée, a permis à Berger et aux autres membres de l'équipe d'obtenir des détails sans précédent sur les jets sortant de l'étoile mourante. L'éclat était dans la constellation du Lion.
"En surveillant toutes les voies d'évacuation, nous avons réalisé que les rayons gamma n'étaient qu'une petite partie de l'histoire de cette rafale", explique Berger, se référant au jet imbriqué de l'éclatement du 29 mars, qui avait un noyau mince de gamma faible des rayons entourés d'une enveloppe lente et massive qui produisaient de nombreuses ondes radio.
"Cela m'a dérouté", ajoute Berger, "parce que les sursauts gamma sont censés produire principalement des rayons gamma, pas des ondes radio!"
Les sursauts gamma, détectés pour la première fois accidentellement il y a des décennies par des satellites militaires surveillant les essais nucléaires sur Terre et dans l'espace, se produisent environ une fois par jour. Jusqu'à présent, on supposait généralement que les explosions sont si titanesques que les particules accélérées qui se précipitent dans les jets antipodaux dégagent toujours des quantités prodigieuses de rayonnement gamma, parfois pendant des centaines de secondes. D'un autre côté, les supernovae de type Ic les plus nombreuses dans notre partie locale de l'univers semblent être des explosions plus faibles qui ne produisent que des particules lentes. On pensait que les flashs à rayons X occupaient le terrain d'entente.
«Les connaissances acquises lors de l'éclatement du 29 mars nous ont incités à examiner les explosions cosmiques précédemment étudiées», explique Berger. «Dans tous les cas, nous avons constaté que l'énergie totale de l'explosion était la même. Cela signifie que les explosions cosmiques sont des bêtes aux visages différents mais au même corps. »
Selon Shri Kulkarni, professeur MacArthur d'astronomie et de science planétaire à Caltech et directeur de thèse de Berger, ces résultats sont importants car ils suggèrent que beaucoup plus d'explosions peuvent passer inaperçues. "En nous appuyant sur les rayons gamma ou les rayons X pour nous dire quand une explosion a lieu, nous pouvons exposer uniquement la pointe de l'iceberg d'explosion cosmique."
Le mystère auquel nous devons faire face à ce stade, ajoute Kulkarni, est la raison pour laquelle l'énergie dans certaines explosions choisit une voie d'évacuation différente de celle d'autres.
Quoi qu'il en soit, ajoute Dale Frail, astronome au VLA et co-auteur du manuscrit Nature, les astrophysiciens feront très certainement des progrès dans un avenir proche. Dans quelques mois, la NASA lancera un satellite de détection de rayons gamma connu sous le nom de Swift, qui devrait localiser environ 100 rafales de rayons gamma chaque année. Plus important encore, le nouveau satellite relaiera des positions très précises des rafales dans une ou deux minutes après la détection initiale.
L'article paru dans Nature est intitulé «Une origine commune pour les explosions cosmiques déduites de la calorimétrie du GRB 030329.» Outre Berger, l'auteur principal, et Kulkarni et Frail, les autres auteurs sont Guy Pooley, de Mullard Radio Astronomy Observatory de l'Université de Cambridge; Vince McIntyre et Robin Wark, tous deux de l'Australian Telescope National Facility; Re’em Sari, professeur agrégé d’astrophysique et de science planétaire à Caltech; Derek Fox, chercheur postdoctoral en astronomie à Caltech; Alicia Soderberg, étudiante diplômée en astrophysique à Caltech; Sarah Yost, chercheuse postdoctorale en physique à Caltech; et Paul Price, chercheur postdoctoral à l'Institut d'astronomie de l'Université d'Hawaï.
Source d'origine: communiqué de presse Caltech
