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L’Univers ne cesse de nous surprendre avec ses phénomènes grandioses et mystérieux. Un signal énigmatique que l’on croyait inexistant est présent dans la plus forte explosion jamais observée par les astronomes. Ce signal indique que les sursauts gamma impliquent l’annihilation de la matière et de l’antimatière, et permet pour la première fois de voir de près l’intérieur d’un sursaut gamma. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.
Les sursauts gamma
Les sursauts gamma sont des phénomènes cosmiques extrêmement énergétiques, souvent issus des explosions et des collisions cosmiques, notamment de l’effondrement d’étoiles massives en trous noirs. Ces événements génèrent des jets de matière se déplaçant à des vitesses proches de la lumière, émettant des radiations détectables depuis la Terre. Cependant, le mécanisme précis de production de ces rayonnements reste largement incompris.
Une grande partie de ce mystère provient du spectre de la lumière visible. Le spectre lumineux des sursauts gamma semble toujours lisse et sans caractéristiques, contrairement à la lumière observée sur d’autres objets dans le cosmos, qui présente des pics caractéristiques pouvant nous renseigner sur les atomes ou autres éléments à l’origine de ce sursaut d’énergie.
Depuis les années 1990, les chercheurs espéraient trouver des lignes distinctives dans les spectres des sursauts gamma, mais ces tentatives se sont révélées infructueuses, considérées comme des erreurs statistiques. La découverte récente de GRB221009A pourrait remettre en question ces conclusions antérieures.
Une découverte révolutionnaire
En 2022, les astronomes ont découvert GRB221009A, qualifié d’explosion la plus lumineuse depuis le Big Bang. Ce sursaut gamma a intrigué les scientifiques en raison d’un pic énergétique inhabituel d’environ 10 mégaélectronvolts (MeV). Contrairement aux autres sursauts gamma, ce pic pourrait révéler des détails inédits sur les processus internes des sursauts gamma.
Maria Ravasio, de l’université Radboud aux Pays-Bas, et son équipe ont mené une analyse approfondie de ce sursaut gamma. Leur méthode, qui prend en compte les pics énergétiques, a révélé ce signal distinct, écartant les erreurs statistiques et les défauts instrumentaux habituels.
La distribution de l’énergie de la plupart des sursauts gamma étant similaire, les astronomes utilisent des techniques d’analyse de données optimisées pour ce modèle afin d’examiner les sursauts gamma nouvellement découverts. Cependant, en utilisant une approche qui tient compte des pics, Ravasio et son équipe ont découvert que les données correspondaient mieux à cette stratégie. Pendant des années, cette région du spectre des sursauts gamma est restée constante, et les données de l’équipe de Ravasio et de son équipe se sont révélées mieux adaptées.
Analyse et hypothèses
L’équipe de Ravasio a émis l’hypothèse que le jet de GRB221009A ne contenait pas d’atomes complets, mais résultait de l’annihilation d’électrons et de positrons. Cette annihilation produirait des rayons gamma avec un pic distinct de 511 kiloélectronvolts. Selon M. Ravasio, cela nous renseigne déjà sur la composition du jet, que nous ne comprenons pas depuis les premiers sursauts gamma.
Le pic de 10 MeV observé serait alors un spectre d’énergie décalé par la vitesse extrême du jet, permettant également de calculer sa vitesse, estimée à 99,99 % de celle de la lumière. Selon Eric Burns, de l’université d’État de Louisiane, « l’une des plus grandes surprises dans notre domaine depuis plus d’une décennie est la découverte d’un sursaut gamma avec une ligne caractéristique ».
Eric Burns et d’autres chercheurs ont initialement douté de cette découverte, mais l’analyse détaillée de Ravasio semble confirmer son authenticité. Cette révélation pousse les chercheurs à revoir leurs méthodes d’analyse et à rechercher des caractéristiques similaires dans d’autres sursauts gamma. Par ailleurs, des astronomes font une étrange découverte aux confins du Système solaire.