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La collaboration internationale CTAO-LST apporte de nouvelles données sur "GRB 221009A", le sursaut gamma le plus brillant jamais enregistré. Les résultats ont été publiés le 23 juillet 2025 dans la revue "The Astrophysical Journal Letters" (ApJ Letters).
La publication présente des observations approfondies menées en 2022 avec le prototype du télescope de grande taille (LST), le LST-1, pendant sa phase de mise en service à l'observatoire Roque de los Muchachos sur le site CTAO-Nord de l'île espagnole de La Palma.
Les observations ont révélé un excès dans le flux de rayons gamma, ce qui permet de mieux comprendre la nature énigmatique et complexe des sursauts gamma à très haute énergie. Les résultats confirment les modèles théoriques selon lesquels ces sursauts génèrent des jets structurés et multicouches dans lesquels les particules sont accélérées.
Un long sursaut gamma extrĂŞmement brillant
Les sursauts gamma comptent parmi les phénomènes les plus puissants de l'Univers, libérant en quelques secondes une quantité d'énergie équivalente à celle que le soleil émet pendant toute sa durée de vie. Comme leur nom l'indique, ils brillent intensément au cours d'une phase brève et rapide, qui dure de quelques secondes à quelques minutes, et sont suivis d'une rémanence qui peut s'estomper durant des heures, voire des mois.
Les sursauts gamma sont classés comme courts ou longs en fonction de la durée de l'éclat: les sursauts gamma longs seraient liés à des supernovæ exceptionnellement brillantes, tandis que les sursauts gamma courts résulteraient de collisions d'étoiles à neutrons. Malgré leur intense luminosité, ces sources extragalactiques sont difficiles à détecter aux énergies les plus élevées, car les rayons gamma qu'elles émettent s'affaiblissent sur les vastes distances qu'elles parcourent, ainsi qu'en raison de leur nature transitoire.
Le 9 octobre 2022, des observatoires spatiaux, tels que les satellites Fermi et Swift de la NASA, ont détecté un long sursaut gamma extrêmement brillant, baptisé GRB 221009A. Surnommé "BOAT" ("Brightest Of All Time"), le sursaut était si intense qu'il a saturé les multiples instruments qui l'observaient et a déclenché des observations de suivi dans le monde entier.
Des limites supérieures très contraignantes sur le flux de rayons gamma de très haute énergie
Le télescope LST-1 a commencé à observer l'événement seulement 1,33 jour après l'explosion initiale. S'étalant sur plus de 20 jours après l'apparition du sursauts gamma, les observations du LST-1 ont permis à la Collaboration LST d'identifier un excès de rayons gamma.
Bien que cet excès n'ait pas atteint le seuil requis dans le domaine pour prétendre à une détection formelle, il a permis à l'équipe d'établir des limites supérieures très contraignantes sur le flux de rayons gamma de très haute énergie émis par la source. Ces résultats marquent donc une étape importante dans le démêlage des modèles théoriques concurrents.
On pense que les sursauts gamma impliquent des jets de plasma ultra-rapides éjectés soit d'un trou noir, soit de la fusion d'étoiles à neutrons. Cependant, le processus exact de formation des jets reste un grand mystère. Les données de LST-1 confirment la théorie selon laquelle le sursaut gamma 221009A était alimenté par un jet structuré: un noyau étroit et ultrarapide entouré d'une gaine de matière plus large et plus lente.
La validité de cette théorie, qui avait été mobilisée précédemment pour expliquer une émission issue de la coalescence d'étoiles à neutron, participe à réfuter la théorie du jet "en chapeau", plus simple et couramment utilisée dans les études antérieures, et offre de nouvelles perspectives sur les mécanismes de formation du jet et sur la nature du moteur central.