Le télescope Fermi découvre la plus violente explosion cosmique
Publié par Michel le 19/02/2009 à 00:00
Source: CNRS
Illustrations:© NASA/Fermi LAT Collaboration & © MPE/GROND
Le sursaut gamma le plus violent jamais observé a été détecté par le Fermi Gamma-ray Space Telescope (1), observatoire spatial en rayons gamma. L'énergie totale libérée, la vitesse d'éjection lors de l'explosion et l'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.) extrême 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...) émise sont exceptionnelles. Cinq équipes françaises de l'IN2P3/CNRS, du CEA et Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne...) Diderot, et de l'INSU/CNRS ont participé à l'analyse et l'interprétation de ces résultats publiés dans la revue Science Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).) du 19 février 2009.

Les sursauts gamma (2) sont de fulgurantes bouffées de rayons gamma qui peuvent durer d'une fraction de 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 une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une...) 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...), généralement suivies d'une émission rémanente plus faible sur plusieurs jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et...). La plupart des sursauts proviendrait de l'effondrement en trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à...) du coeur d'étoiles très massives à la fin de leur vie (La vie est le nom donné :). La formation du trou noir s'accompagne d'une violente éjection de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un...) qui expulse une partie de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) de l'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.) sous forme d'un jet filant à une vitesse (On distingue :) très proche de celle de la lumière (3).


Cette image de GRB 080916C (60 degrés de côté) a été obtenue par le "Large Area Telescope"
de Fermi dans les 100 secondes qui ont suivi son apparition le 16 septembre 2008 à 00:12:45 UT.
Les points colorés représentent les rayons gamma de différentes énergies:
moins de 100 millions d'eV (points rouges), 100 millions à 1 milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999 999) et précède un...) d'eV (points verts),
plus de 1 milliard d'eV (points bleus). 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.) transporte une énergie
d'environ 2 à 3 électron-Volts (eV).

Apparu dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la...) de la Carène, le sursaut GRB 080916C a été enregistré par les deux instruments de Fermi. De par leur très grande couverture en énergie (de 10 000 eV à plus de 10 milliards d'eV), ils constituent un observatoire des sursauts gamma unique au monde (Le mot monde peut désigner :). Le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la...) "Gamma-ray Burst Monitor (Le cuirassé Monitor de 1862 est un bateau de l'US Navy qui doit sa célébrité au fait qu'il est le premier à avoir participé à un combat de navires cuirassés, signant par là la fin de l'époque...)" a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément...) l'alerte initiale à basse énergie et le "Large Area Telescope" a permis de l'étudier à haute énergie. Les rayons les plus extrêmes qui ont quitté la source transportaient 30 milliards de fois plus d'énergie que la lumière visible.

Un troisième instrument au sol, le Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND), a détecté GRB 080916C dans sa phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'émission rémanente. Ces observations à différentes longueurs d'ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) ont permis d'estimer sa distance à environ 12,2 milliards d'années-lumière, ce qui le rend extraordinaire par sa formidable puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). Les scientifiques ont estimé (4) que cette dernière dépasse celle de 8000 supernovae, avec l'équivalent énergétique (5) de 5 masses solaires émis en moins de 60 secondes sous forme de rayons X et gamma. Au sein du jet, la matière fut expulsée à plus de 99,9999 % 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...). Toutes ces propriétés font de ce sursaut gamma (Les sursauts gamma (en anglais, gamma-ray bursts, abrégé en GRB) sont des bouffées de photons gamma qui apparaissent aléatoirement dans le ciel. Ils...) le plus violent de tous les objets célestes jamais observés.

Les scientifiques de Fermi ont également observé un retard d'environ 5 secondes dans les temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) d'arrivée des rayons gamma de différentes énergies. Un tel décalage, déjà observé sur un autre sursaut, pourrait signifier que les basses et hautes énergies sont produites dans des régions distinctes du jet et ainsi conduire à mieux cerner les mécanismes d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est...) des particules qui y sont à l'oeuvre.


Le 17 septembre 2008, 31,7 heures après l'apparition de GRB 080916C,
le Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND), dispositif installé
sur le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant...) de 2.2 m de l'observatoire européen austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) (à la Silla au Chili),
a observé GRB 080916C lors de sa phase d'émission rémanente (cercle).

Notes:

(1) Le "Fermi Gamma-ray Space Telescope" de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial...) est développé en collaboration avec le Département de l'Energie américain, avec d'importantes contributions d'instituts et partenaires en France, Allemagne, Italie, Japon, Suède et aux Etats-Unis.

(2) Les rayons gamma résultent des phénomènes les plus extrêmes de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.). Les objets célestes associés à ces phénomènes, mettant en jeu des quantités d'énergie inimaginables, sont le siège d'accélération de particules à très haute énergie. La liste de tels objets inclut les jets des noyaux actifs de 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...), les vestiges de supernovae, les pulsars, et les sursauts gamma, notamment. Depuis le lancement du satellite (Satellite peut faire référence à :) à l'été 2008, Fermi repousse les limites d'observation (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...) de l'Univers lointain.

(3) L'émission initiale résulterait des ondes de chocs qui accélèrent les particules au sein du jet, et l'émission rémanente proviendrait du freinage de ce dernier dans sa course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) à travers les nuages interstellaires environnants.

(4) La taille du cône du jet de matière étant extrêmement difficile à mesurer, les scientifiques calculent souvent la puissance des sursauts gamma en supposant que l'énergie a été libérée dans toutes les directions.

(5) selon la célèbre formule E = mc2 d'Einstein.


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