De la matière détectée à ultra haute vitesse du fond de l'univers
Publié par Michel le 14/06/2007 à 00:00
Source: ESO
Illustration: P.Aniol © ESO
A l'aide du télescope robotisé REM (Rapid Eye Mount) de 60 cm de l'Observatoire de l'ESO à La Silla au Chili, des astronomes sont parvenus à mesurer pour la première fois la vitesse d'explosions connues sous le nom d'éclats de rayons gamma. Selon leurs résultats, la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...) s'y déplace à plus de 99,999% de la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une constante physique, et...).


Les éclats de rayons gamma (GRB Gamma-ray bursts) sont de puissantes explosions se produisant dans les galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres...) éloignées, qui signalent souvent la mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général,...) d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.). Ils sont si lumineux que, pendant un bref moment, ils égalent presque la luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) entier. Mais ils ne durent qu'un très court moment, de moins d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est...) à quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. Unités et...). Les astronomes savent depuis longtemps que, pour émettre une telle puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) en si peu de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), la matière dans l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) doit se déplacer à une vitesse (On distingue :) approchant celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...). En étudiant l'évolution temporelle de la luminosité d'éclat, il a été possible pour la première fois de mesurer cette vitesse avec précision.

Les éclats de rayons gamma, qui sont invisibles à nos yeux, sont détectés par des satellites artificiels. La collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) des GRB avec le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) environnant génère une post luminescence (La luminescence est une émission de lumière dite "froide", par opposition à l'incandescence qui elle est chaude.) observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre physique, ou plus généralement une information sur...) en lumière dans le proche infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière...) qui peut rayonner pendant plusieurs semaines. Un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) de télescopes robotisés a été construit au sol, toujours prêt à capturer ces émissions évanescentes. Les 18 avril et 7 juin 2006, le satellite (Satellite peut faire référence à :) Swift a détecté deux de ces éclats. En l'espace de quelques secondes, leur position a été transmise au sol, et le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique...) REM a commencé automatiquement à observer les deux champs, détectant les post luminescences dans le proche infrarouge, et à analyser l'évolution de leur luminosité dans le temps (leur courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles...) de lumière). La petite taille du télescope est compensée par sa rapidité de réaction, ce qui a permis aux astronomes de commencer les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...) très peu de temps après la détection de chacun des GRB (respectivement 39 et 41 secondes après l'alerte) et de surveiller les toutes premières étapes de leur courbe de lumière.

Les deux éclats ont été localisés à 9,3 et 11,5 milliards d'années-lumière.

Pour les deux événements, la courbe de lumière de post luminescence s'est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord élevée, a atteint un pic, puis a commencé à diminuer, comportement typique pour ce type de phénomène. Le pic, cependant, est rarement détecté, or sa détermination est très importante, puisqu'elle permet une mesure directe de la vitesse d'expansion de la matière dans l'explosion. Pour les deux éclats, cette vitesse s'est avérée être très proche de celle de la lumière, précisément de 99.9997% de sa valeur. Les scientifiques emploient le "facteur de Lorentz (Le facteur de Lorentz est une grandeur physique intervenant dans de nombreuses formules de la relativité restreinte d'Einstein.)" pour exprimer ces vitesses élevées. Les objets se déplaçant beaucoup plus lentement que la lumière ont un facteur de Lorentz de l'ordre de 1, alors que pour les deux GRB il est d'environ 400.

"La matière se déplace avec une vitesse qui ne diffère de celle de la lumière que de trois pour un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un...)," commente Stefano Covino, co-auteur de l'étude. "Des particules isolées dans l'univers peuvent être accélérées à de plus grandes vitesses encore, c'est-à-dire avec des facteurs de Lorentz beaucoup plus grands, mais il faut bien se rendre compte qu'ici, c'est l'équivalent d'environ 200 fois la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par...) qui a acquis cette incroyable vitesse."

La mesure du facteur de Lorentz est une étape importante dans la compréhension éclats de rayons gamma. C'est en fait l'un des paramètres fondamentaux de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) qui tente d'expliquer ces explosions colossales, et jusqu'à présent il avait été médiocrement déterminé.

"La prochaine étape sera de déterminer quel genre de 'moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il...)' peut accélérer la matière à de si prodigieuses vitesses," conclut Covino.

Les GRB

Les éclats de rayons gamma sont de brefs sursauts de rayons gamma qui durent entre moins d'une seconde et quelques minutes. Ils génèrent une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) colossale en un très court laps de temps ce qui en fait les phénomènes connus les plus puissants depuis le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que...). Ils sont de deux types: les longs et les courts. Selon les dernières études, les GRB longs sont associés à l'ultime explosion d'étoiles massives (hyper novae), tandis que les plus courts prendraient leur origine dans des collisions entre étoiles à neutrons ou entre trous noirs. Indépendamment de leur origine, l'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) de tant d'énergie dans un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) confiné provoque la formation d'une boule de feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.). Les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d'un...) gamma impliqués sont quelques millions de fois plus énergétiques que les photons de la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.).

Page générée en 0.901 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique