Sursaut gamma
Les salves de rayons gamma (GRB) sont des éclairs de rayons gamma provenant d'explosions extrêmement énergiques. Elles ont été observées dans des galaxies lointaines. Ce sont les événements électromagnétiques les plus lumineux que l'on connaisse dans l'univers.
Les rafales peuvent durer de quelques millisecondes à plusieurs minutes, bien qu'une rafale typique ne dure que quelques secondes. La salve initiale est généralement suivie d'une "rémanence" de plus longue durée émise sur de plus grandes longueurs d'onde (rayons X, ultraviolets, lumière visible, infrarouges et ondes radio).
La plupart des GRB sont un étroit faisceau de rayonnement intense émis lors d'une supernova, lorsqu'une énorme étoile tournant rapidement s'effondre pour former un trou noir. Une sous-classe de GRB (les "courtes" salves) semble provenir d'un processus différent, peut-être la fusion d'étoiles à neutrons binaires.
Les sources de la plupart des GRB se trouvent à des milliards d'années-lumière de la Terre. Cela suggère que les explosions sont extrêmement énergiques : un éclatement typique libère autant d'énergie en quelques secondes que le Soleil en aura libéré pendant toute sa durée de vie de 10 milliards d'années. Elles sont très rares (quelques unes par galaxie par million d'années).
Tous les GRB observés proviennent de l'extérieur de la galaxie de la Voie lactée. Des phénomènes similaires, des éruptions répétées de rayons gamma doux, sont associés à des magnétars à l'intérieur de la Voie lactée. Il a été suggéré qu'une éruption de rayons gamma dans la Voie lactée pourrait provoquer une extinction massive sur Terre. Aucun cas de ce genre n'est connu.
Illustration d'un artiste d'une rafale de rayons gamma brillants se produisant dans une région de formation d'étoiles. L'énergie de l'explosion est envoyée dans deux jets étroits, dirigés en sens inverse.
Histoire
Les rafales de rayons gamma ont été observées pour la première fois à la fin des années 1960 par les satellites américains Vela, qui ont été construits pour détecter les impulsions de rayonnement gamma émises par les armes nucléaires testées dans l'espace.
Le 2 juillet 1967, à 14h19 UTC, les satellites Vela 4 et Vela 3 ont détecté un éclair de rayonnement gamma différent de toute signature d'arme nucléaire connue. Incertaine de ce qui s'était passé mais ne considérant pas l'affaire comme particulièrement urgente, l'équipe du laboratoire scientifique de Los Alamos a classé les données pour enquête.
En analysant les différentes heures d'arrivée des salves détectées par les différents satellites, l'équipe a pu déterminer des estimations approximatives des positions dans le ciel de seize salves12-16 et exclure définitivement une origine terrestre ou solaire. La découverte a été publiée en 1973.
Positions dans le ciel de toutes les rafales de rayons gamma détectées lors de la mission BATSE. La distribution est aléatoire, sans concentration vers le plan de la Voie lactée, qui passe horizontalement par le centre de l'image.
Longues salves de rayons gamma
La plupart des événements observés durent plus de deux secondes et sont classés comme de longues salves de rayons gamma. Ils ont été étudiés de manière beaucoup plus détaillée que leurs homologues courts. Presque toutes les longues salves de rayons gamma bien étudiées ont été associées à une galaxie à formation rapide d'étoiles et, dans de nombreux cas, à une supernova à effondrement du noyau. Cela permet de relier les longues GRB à la mort d'étoiles massives. Les longues observations de rémanence des GRB à fort redshift (grandes distances) suggèrent également que les GRB proviennent de régions de formation d'étoiles. En effet, l'observation de galaxies lointaines permet de remonter le temps jusqu'aux galaxies à un stade plus précoce.
Energetics
On pense que les éclats de rayons gamma sont des explosions très focalisées, la majeure partie de l'énergie d'explosion d'un jet étroit relativiste se déplaçant à des vitesses supérieures à 99,995% de la vitesse de la lumière.
La largeur angulaire approximative du jet (c'est-à-dire le degré de rayonnement) peut être estimée directement en observant les "ruptures de jet" dans les courbes de lumière de rémanence : un temps après lequel la lueur de rémanence, qui diminue lentement, commence à s'estomper soudainement, car le jet ralentit et ne peut plus émettre son rayonnement aussi efficacement. Les observations suggèrent une variation significative de l'angle du jet entre 2 et 20 degrés.
Comme leur énergie est fortement rayonnée (très étroite), les rayons gamma émis par la plupart des rafales ratent la Terre et ne sont jamais détectés. Lorsqu'une salve de rayons gamma est dirigée vers la Terre, la focalisation de son énergie le long d'un faisceau relativement étroit fait apparaître la salve beaucoup plus brillante qu'elle ne l'aurait été si son énergie avait été émise de façon sphérique. Si l'on tient compte de cet effet, on observe que les salves de rayons gamma typiques ont une libération d'énergie réelle d'environ 1044 J, soit environ 1/2000 d'un équivalent d'énergie de masse solaire.
Cette énergie est comparable à celle libérée dans une supernova de type Ib/c (parfois appelée "hypernova"). Des supernovae très brillantes ont été observées à la position de certains des GRB les plus proches.
Questions et réponses
Q : Que sont les sursauts gamma ?
R : Les sursauts gamma (GRB) sont des éclairs de rayons gamma provenant d'explosions extrêmement énergiques.
Q : Combien de temps durent généralement les sursauts gamma ?
R : Les sursauts gamma peuvent durer de quelques millisecondes à plusieurs minutes, bien qu'un sursaut typique ne dure que quelques secondes.
Q : Quelle est la source de la plupart des GRBs ?
R : La plupart des GRBs sont un étroit faisceau de radiations intenses libérées lors d'une supernova, lorsqu'une énorme étoile en rotation rapide s'effondre pour former un trou noir.
Q : D'où proviennent la plupart des GRBs observés ?
R : Tous les GRBs observés proviennent de l'extérieur de la galaxie de la Voie lactée.
Q : Quelle quantité d'énergie un sursaut moyen libère-t-il ?
R : Un sursaut typique libère autant d'énergie en quelques secondes que le Soleil le fera pendant toute sa durée de vie de 10 milliards d'années.
Q : Quelle est la rareté des événements GRB ?
R : Ils sont très rares (quelques uns par galaxie par million d'années).
Q : Les sursauts gamma peuvent-ils présenter un danger dans notre propre galaxie ?
R : Il a été suggéré qu'un sursaut gamma dans la Voie lactée pourrait provoquer une extinction massive sur Terre, mais aucun cas de ce genre n'est connu.
