Sursaut gamma: des "gamma" de très haute énergie, des heures plus tard !

Pour la première fois, des rayons gamma de très haute énergie ont été détectés plusieurs heures après le début d'un sursaut gamma, en juillet 2018. Cette découverte permise par le grand télescope de HESS, en Namibie, apporte de précieux indices sur les mécanismes physiques à l'oeuvre dans les accélérateurs cosmiques de particules.


Des cataclysmes comme la mort d'une étoile massive se signalent par des émissions extrêmement énergétiques et très brèves, appelés sursauts gamma. Jusqu'à présent, les astrophysiciens observaient l'explosion initiale en gamma de haute énergie pendant quelques dizaines de secondes, puis, durant plusieurs heures, une "phase rémanente" en gamma de basse énergie, en rayons X et en visible, se poursuivant sur plusieurs jours aux énergies les plus basses.

Mais, le 20 juillet 2018, le détecteur de sursauts gamma GBM (Gamma-Ray Burst Monitor) à bord du satellite Fermi, suivi quelques secondes plus tard par le télescope spatial Swift, émet une alerte sur les réseaux mondiaux. Plusieurs observatoires terrestres pointent alors immédiatement dans la direction indiquée. L'équipe de HESS (High Energy Stereoscopic System), quant à elle, doit patienter dix longues heures avant de pouvoir observer cette position dans le ciel et, en dépit de ce contretemps, décide de rechercher une hypothétique émission gamma de très haute énergie dans la phase rémanente de ce sursaut. Spécialement conçu pour des observations de ce type, le télescope Tcherenkov de 28 mètres de diamètre de HESS collecte alors des données, 10-12 heures après l'alerte, qui mettent en évidence une nouvelle source gamma ponctuelle, coïncidant avec le sursaut signalé. Celle-ci disparaîtra ensuite au cours des observations réalisées sur la même position, 18 jours plus tard.

Cette émission démontre pour la première fois l'existence de particules accélérées à des énergies extrêmes et indique que ces particules existent encore (ou sont créées) longtemps après le sursaut. L'hypothèse la plus vraisemblable est que l'onde de choc créée par l'explosion initiale agit comme un accélérateur cosmique de particules. Avant les observations de HESS, les astrophysiciens pensaient que cette éventuelle émission gamma de très haute énergie ne serait observable que pendant les premières secondes ou minutes.

Associée à d'autres observations plus récentes par MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope), à La Palma (Espagne), et par HESS, cette découverte apporte un nouvel éclairage sur la nature des sursauts gamma.

Références:
A very-high-energy component deep in the γ-ray burst afterglow; H.E.S.S. collaboration, Nature