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Un sursaut gamma d'une énergie jamais enregistrée à ce jour

Un sursaut gamma d'une énergie jamais encore enregistrée vient d'être observé dans le cosmos. Les astrophysiciens estiment qu'il aurait  libéré en quelques secondes plus d'énergie que le Soleil en 10 milliards d'années. C'est ce qu'annonce une série de 3 articles que vient de publier la revue Nature (référence ci-dessous).

On appelle sursaut gamma (en anglais GRB ou SRG  gamma-ray bursts , une émission de photons gamma très brefs, mais extrêmement énergétiques. qui apparaît de manière aléatoire dans le ciel. Elle est caractérisé par sa brièveté (de quelques secondes à quelques minutes) et par la forme particulière de la courbe de lumière. Le GRB est prolongé par des émissions rémanentes, à des longueurs d'onde plus grandes, qui peuvent durer jusqu'à plusieurs mois en s'affaiblissant progressivement.

La théorie dominante est que le sursaut gamma est dû soit à l'effondrement gravitationnel d'une étoile géante, aboutissant à la formation d'un trou noir ou d'une étoile dite étoile à neutrons, soit à la fusion de deux étoiles à neutrons. L'étoile à neutrons est un astre principalement composé de neutrons maintenus ensemble par les forces de gravitation. Elle constitue le résidu issu de l'effondrement gravitationnel du cœur d'une étoile massive quand celle-ci a épuisé son combustible nucléaire. Elle peut provenir aussi de la fusion de deux étoiles à neutrons.

Un sursaut gamma vient de battre les records d'énergie détectés jusqu'alors, confirmant qu'il était possible pour ces émissions gamma d'atteindre des niveaux d'énergie au moins 1 000 milliards de fois plus élevée que celle de la lumière visible ! Ces détections prouvent pour la première fois la présence de particules accélérées à des énergies extrêmes dans les sursauts gamma.

Elles montrent également que ces particules existent encore, ou sont créées, longtemps après le sursaut initial. L'hypothèse la plus vraisemblable est que l'explosion initiale engendre la formation d'un jet de plasma qui, lorsqu'il rencontre le milieu interstellaire, ralenti et crée une onde de choc qui agit alors comme un « accélérateur de particules cosmique ».

Pour en savoir plus, voir l'article du CNRS sur ce sujet

Référence

 Observation of inverse Compton emission from a long γ-ray burst. 20 November 2019
Nature volume 575,  pages 459–463(2019)

Abstract

Long-duration γ-ray bursts (GRBs) originate from ultra-relativistic jets launched from the collapsing cores of dying massive stars. They are characterized by an initial phase of bright and highly variable radiation in the kiloelectronvolt-to-megaelectronvolt band, which is probably produced within the jet and lasts from milliseconds to minutes, known as the prompt emission. Subsequently, the interaction of the jet with the surrounding medium generates shock waves that are responsible for the afterglow emission, which lasts from days to months and occurs over a broad energy range from the radio to the gigaelectronvolt bands. The afterglow emission is generally well explained as synchrotron radiation emitted by electrons accelerated by the external shock.Recently, intense long-lasting emission between 0.2 and 1 teraelectronvolts was observed from GRB 190114C. Here we report multi-frequency observations of GRB 190114C, and study the evolution in time of the GRB emission across 17 orders of magnitude in energy, from 5 × 10−6 to 1012 electronvolts. We find that the broadband spectral energy distribution is double-peaked, with the teraelectronvolt emission constituting a distinct spectral component with power comparable to the synchrotron component. This component is associated with the afterglow and is satisfactorily explained by inverse Compton up-scattering of synchrotron photons by high-energy electrons. We find that the conditions required to account for the observed teraelectronvolt component are typical for GRBs, supporting the possibility that inverse Compton emission is commonly produced in GRBs.

 

22/11/2019
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