Des astronomes déterminent la source d’un rare sursaut gamma massif

Vue d’artiste d’un sursaut gamma juste après l’effondrement de son étoile progénitrice. Crédit : Nuria Jordana-Mitjans/Université de Bath

Les scientifiques déterminent qu’un sursaut gamma détecté sur Terre a été causé par une explosion spatiale qui s’est produite alors que l’univers avait moins de 900 millions d’années.

Le 5 septembre 2021, la lumière d’un sursaut gamma très énergétique (GRB) – une explosion incroyablement énergétique qui s’est produite dans une galaxie lointaine – a atteint notre planète. Pour arriver sur Terre, il a voyagé pendant plus de 12,8 milliards d’années. La lueur a commencé son voyage alors que l’Univers (qui est considéré comme âgé de 13,7 milliards d’années) n’avait que 880 millions d’années.

Une équipe mondiale d’astronomes a étudié la rémanence de l’explosion dans les mois qui ont suivi cette découverte afin d’en comprendre la cause. Le Dr Andrea Rossi, chercheur à l’Institut national italien d’astrophysique (INAF), dirigeait le groupe. Professeur Carole Mundell de la Université de Bath était également impliqué.

Les scientifiques sont arrivés à la conclusion que le GRB qui a causé la lueur était l’un des plus éloignés et des plus énergétiques jamais trouvés. De plus, il avait l’une des rémanences les plus lumineuses jamais vues.

Les scientifiques ont également été surpris de voir que malgré l’âge du GRB 210905A, il présentait des propriétés (telles que la longueur d’onde des rayons X) qui sont étonnamment similaires à celles observées dans les GRB produits par des explosions cosmiques qui se sont produites à la fois beaucoup plus récemment et beaucoup plus près de la Terre.

“Grâce à nos observations, nous pouvons conclure que le mécanisme responsable des GRB n’évolue pas avec l’Univers”, explique le Dr Rossi.

Le professeur Mundell, titulaire de la chaire Hiroko Sherwin d’astronomie extragalactique et responsable de l’astrophysique à Bath, a également participé à la recherche. Elle déclare : « En tant que l’une des explosions cosmiques les plus puissantes et les plus lointaines jamais découvertes, cette rare explosion de rayons gamma rejoint un petit club de telles explosions découvertes au début de l’histoire de l’Univers – et celle-ci provient de la galaxie hôte la plus brillante de tous les temps. détectée.

“Cette découverte nous donne une nouvelle compréhension et une confirmation que les étoiles massives – qui vivent vite et meurent durement – se forment et évoluent tôt dans l’univers.”

D’abord vint l’explosion

Le GRB observé dans cette étude était du type « long », c’est-à-dire qu’il provenait d’un

trou noir
Un trou noir est un endroit dans l’espace où le champ gravitationnel est si fort que même la lumière ne peut s’en échapper. Les astronomes classent les trous noirs en trois catégories selon leur taille : les trous noirs miniatures, stellaires et supermassifs. Les trous noirs miniatures pourraient avoir une masse inférieure à celle de notre Soleil et les trous noirs supermassifs pourraient avoir une masse équivalente à des milliards de notre Soleil.

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>black hole that would have arisen from the catastrophic collapse of a massive star. ‘Short’ GRBs are usually linked to the collision of compact objects such as neutron stars.

The light burst was first detected by instruments aboard the Neil Gehrels Swift Observatory in orbit around the Earth, as well as Konus-WIND, a GRB-hunting telescope operating in interplanetary space.

Observations continued for eight further months using an array of major telescopes both on the ground and in space. These included the Hubble, Swift, and Chandra telescopes.

“Once again, we have shown that when dealing with transient phenomena, you need to be able to act quickly and have the right tools,” says Dr. Rossi. “You have to be able to both observe the phenomenon when it is still bright to obtain a clear and unequivocal result, and then you need access to those facilities that allow you to cover a large wavelength range, from gamma-rays to X-rays, optical and radio.”

The researchers expect to deepen their understanding of the original explosion with the help of the recently launched James Webb Space Telescope.

“This telescope has just begun to demonstrate its incredible capabilities, promising to unveil the characteristics of the environment where the massive star at the origin of this GRB was born,” says Dr. Rossi.

Most of the astronomers involved in the GRB study are members of the STARGATE collaboration, which brings together all those active in GRB follow-up with ESO facilities.

Professor Mundell says: “This is an exciting example of collaboration and coordination between scientists around the world, working together to gather, combine and interpret data taken using a suite of telescopes and detectors on the ground and in space, catching the fading light from this burst at energies across the electromagnetic spectrum – and in real-time.”

Reference: “A blast from the infant Universe: The very high-z GRB 210905A” by A. Rossi, D. D. Frederiks, D. A. Kann, M. De Pasquale, E. Pian1, G. Lamb, P. D’Avanzo, L. Izzo, A. J. Levan, D. B. Malesani, A. Melandri, A. Nicuesa Guelbenzu, S. Schulze, R. Strausbaugh, N. R. Tanvir, L. Amati1, S. Campana, A. Cucchiara, G. Ghirlanda, M. Della Valle, S. Klose, R. Salvaterra, R. L. C. Starling, G. Stratta, A. E. Tsvetkova, S. D. Vergani, A. D’Aì, D. Burgarella, S. Covino, V. D’Elia, A. de Ugarte Postigo, H. Fausey, J. P. U. Fynbo, F. Frontera, C. Guidorzi, K. E. Heintz, N. Masetti, E. Maiorano, C. G. Mundell, S. R. Oates, M. J. Page, E. Palazzi, J. Palmerio, G. Pugliese, A. Rau, A. Saccardi, B. Sbarufatti, D. S. Svinkin, G. Tagliaferri, A. J. van der Horst, D. J. Watson, M. V. Ulanov, K. Wiersema, D. Xu and J. Zhang, 21 September 2022, Astronomy and Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202243225

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