Monstre galactique : Un sursaut de Rayons Gamma sans précédent a été enregistré


Un « sursaut gamma » ou « bouffée de rayons gama » (GRB) est un phénomène astrophysique qui ne dure que quelques instants, de quelques secondes à quelques minutes pour les plus longs. Ces brusques émissions de rayons gamma le plus souvent très énergétiques sont estimées être produites lors des événements les plus violents de l'Univers : la création de trous noirs lors de l'effondrement d'étoiles en fin de vie.
 
Lorsqu'un trou noir se forme, de jets de matière sont projetés à très haute vitesse de part et d'autre des pôles de l'astre noir. Ce sont ces jets de matière qui vont à la fois produire des photons gamma d'énergie de l'ordre du GeV (gigaelectron volt) et aussi leur donner un coup d'accélérateur en leur fournissant une énergie cinétique supplémentaire. Il suffit ensuite que la Terre se trouve dans l'axe d'émission des jets pour être au premier rang pour observer les rayons gamma les plus énergétiques possibles...
 
C'est très probablement ce qui s'est passé en avril dernier avec GRB 130427A. Non seulement le sursaut de rayons gamma émis est le plus puissant enregistré à ce jour, mais il est également celui possédant de très loin la plus longue durée (plusieurs heures au lieu de quelques secondes). Sa puissance fût telle que les capteurs CDD du spectrographe multi-objets de Gemini furent saturés ! Ce monstre galactique situé à 3,8 milliards d?années-lumière fut quasiment visible à l'oeil nu, occultant par la même occasion une galaxie toute entière située à la même distance !!! Le veilleur
 
Comme un million de milliards de soleils...
 
L'événement a eu lieu le 27 avril dernier, dans la constellation du Lion, à 9 h 47 m 57 s exactement. C'est le satellite américain Fermi qui a donné l'alerte. Fermi est équipé de détecteurs de rayons X et gamma qui surveillent la voûte céleste continûment, dans l'attente d'événements astronomiques violents, explosions, implosions d'étoiles ou effondrements de couples célestes sur eux-mêmes, des phénomènes qui déploient instantanément une énergie faramineuse...
 
Mais GRB 130427A a surpris par sa démesure. Quelque part dans l'Univers, une source de rayons gamma d'une intensité inouïe s'est brutalement allumée, pour ne s'éteindre qu'une douzaine d'heures plus tard. Du jamais vu, puisque généralement les GRB (pour Gamma Ray Bursts ou sursauts gamma) ne durent que quelques secondes à quelques minutes. Dès la détection du phénomène par Fermi, puis par un autre satellite, Swift, le réseau de surveillance astronomique international a été automatiquement mis en alerte, et, partout dans la partie du monde où il faisait nuit, les télescopes, dans tous les domaines de longueur d'onde, se sont orientés vers la direction de l'explosion céleste.
 
Direction ? Oui, dans son domaine de longueur d'onde extrême, Fermi ne peut pas obtenir d'images nettes, c'est pourquoi, une fois le phénomène céleste détecté, des télescopes plus classiques doivent prendre la relève pour repérer précisément le site de l'explosion, photographier celle-ci et bien sûr analyser sa lumière. Aussitôt dit, aussitôt fait, quelques minutes à peine après la bouffée de rayons gamma enregistrée par Fermi et Swift, des dizaines de télescopes commençaient à étudier GRB 130427A...
 
Les astronomes n'avaient jamais assisté à un événement aussi violent : Durant ses observations, le détecteur de Fermi a été frappé par un rayon gamma de près de cent milliards d'électrons-volts, ce qui signifie que son énergie était trente cinq millions de fois plus grande que celle d'un photon lumineux... Très vite, les chercheurs ont obtenu un spectre de l'explosion, afin d'évaluer ? via le décalage vers le rouge de ses raies ? la distance de l'astre : son redshift z de 0,34 signe une distance de 3,8 milliards d'années-lumière...

GRB_Swift_Skypix.jpgLa probable explosion d'une étoile supergéante, observée en rayons X par le satellite américain Swift. A cette longueur d'onde, il est impossible de repérer le site précis de l'explosion : un réseau de surveillance optique, automatiquement alerté, cherche alors à enregistrer l'explosion dans la lumière visible.

L'explosion de GRB 130427A a été tellement puissante, que, malgré une distance de l'ordre de 3.8 milliards d'années-lumière elle a, presque, atteint la visibilité à l'oeil nu... Au moment de l'explosion, cet astre était le plus brillant de tout l'univers connu. (Photo Nasa)
 
Au maximum de son éclat, c'est à dire pratiquement au moment de sa détection, GRB 130427A a atteint la magnitude apparente visuelle de 7,4, c'est à dire qu'il s'en est fallu de peu qu'il soit visible à l'oeil nu ! Un éclat ahurissant, lorsque l'on réalise à quelle distance l'explosion a eu lieu...

8739607886_f85edb096d_z.jpgLa lumière de rémanence de GRB 130427A est si lumineuse qu'elle sature le capteur CDD du spectrographe multi-objets de Gemini sur l'image ci-dessus. Pour donner un ordre d'idée, le point flou en bas à gauche du GRB est une galaxie située à une distance équivalente. La lumière du sursaut gamma est 400 fois plus lumineuse que la galaxie toute entière.
 
Alors, que s'est-il passé 3,8 milliards d'années avant le 27 avril 2013, à 9 h 47 m 57 s ? Si les chercheurs l'ignorent encore, ils soupçonnent fortement un événement connu sous le nom de supernova d'être à l'origine de ce coup de flash aveuglant ? au moment de l'explosion, GRB 130427A a été de loin l'astre le plus brillant de tout l'Univers visible. C'est l'explosion brutale d'une étoile supergéante qui a probablement provoqué cette débauche d'énergie.
 
Cette supergéante rouge, privée de combustible nucléaire, s'est effondrée sur elle-même et cette implosion a du donner naissance en son centre à un trou noir, tandis que deux jets de matière symétriques, expulsaient via son axe de rotation, le trop plein d'énergie de l'étoile mourante, emportant avec eux une grande partie de sa matière, à une vitesse proche de celle de la lumière...
 
Si la Terre n'avait pas été exactement située dans l'axe d'émission de l'un de ces jets, nous n'aurions rien vu. Il est presque impossible de rendre compte d'un tel événement, qui dépasse toute échelle, toute mesure humaine. Essayons quand même :
 
« si l'explosion de cette supernova avait eu lieu à la place du Soleil, c'est, quelques heures durant, un astre près de un million de milliards de fois plus brillant que notre étoile qui aurait brillé... » 
Comment imaginer cela ?
 
Depuis la fin avril, GRB 130427A s'éteint lentement, l'astre se refroidissant, n'émet presque plus de rayons gamma et X, au profit de la lumière visible. C'est donc désormais dans les domaines de longueurs d'ondes optique que les astronomes observent le phénomène. Ils recherchent actuellement les restes incandescents de l'étoile morte, ainsi que la galaxie dans laquelle elle se trouve. Ils dépouillent, aussi, les données enregistrées par les détecteurs de neutrinos et d'ondes gravitationnelles, afin de vérifier si le passage de flots énormes d'énergie n'ont pas été aussi perçus dans ces nouveaux domaines d'observation.
 
Reste une question : si un tel événement avait lieu dans l'environnement terrestre, cela ne signerait-il pas la fin de notre planète ? Oui, et... non. Oui, parce que, on l'a vu, l'énergie inouïe émise par les GRB est létale, jusqu'à, probablement, plusieurs centaines d'années-lumière. Non, parce que ces événements sont, à l'échelle de l'Univers, extraordinairement rares : les satellites de surveillance en détectent environ un par jour alors que dans leur domaine de détection, existent près de cent milliards de galaxies, peuplées chacune de cent milliards d'étoiles. Cela dit, certains chercheurs qui étudient les grandes extinctions qui ont frappé la Terre au cours des 600 derniers millions d'années se demandent si l'une ou l'autre n'aurait pas pour origine l'explosion d'une supernova.
 
Par Serge Brunier
 
La Terre et les sursauts de rayons gamma dans le passé
 
Un énorme sursaut de rayons gamma a visé directement la Terre.
 
Au début de l'année 2008, des télescopes dans le monde entier ont observé la plus brillante explosion à ce jour. Une équipe internationale d'astronomes a révèlé qu'il s'agissait en fait d'une bouffée de rayons gamma provenant d'une galaxie située à mi-chemin des limites de l'univers observable, et résultant d'un puissant jet de matière, envoyé directement en direction de la Terre.
 
Cet événement exceptionnel a offert aux astronomes une vision sans précédent d'un sursaut gamma, et les observations réalisées après l'explosion ont révolutionné notre compréhension du phénomène.
 
Tout a commencé le matin du 19 mars 2008. Au Chili, le télescope TORTORA de l'Observatoire européen austral, ainsi que le télescope polonais « Pi of the Sky », ont détecté un éclair très lumineux dans la constellation du Bouvier. Loin au-dessus du sol, le satellite SWIFT de la NASA détectait pour sa part un sursaut gamma, provenant de la même source. En quelques secondes, SWIFT envoyait une alerte, et bientôt de nombreux télescopes de par le monde se tournaient vers l'évènement. À peine une heure après l'observation du premier flash, le VLT (Very Large Telescope) de l'Observatoire européen austral (ESO) révélait que l'explosion s'était produite à 7,5 milliards d'années-lumière, soit la moitié du rayon de l'univers observable.
 
Même à cette distance, l'explosion était à ce point brillante qu'elle aurait était visible à l'oeil nu, si quelqu'un avait regardé dans sa direction. Si elle avait eu lieu dans notre propre galaxie, son éclat aurait égalé la luminosité du soleil. Source notre-planete.info
 
Un rayon cosmique mystérieux a frappé la Terre au VIIIème siècle
 
Publiant leurs travaux le 3 juin dans Nature, des chercheurs nippons ont découvert, dans les anneaux de croissance d'arbres centenaires, un taux de carbone 14 qui ne peut qu'avoir été consécutif à un rayonnement cosmique intense survenu en 774 ou en 775 après J.-C, et dont l'origine et la nature restent inconnues. 
 
L'équipe de Fusa Miyake, de l'Université de Nagoya, au Japon, a analysé la composition isotopique de deux cèdres du Japon centenaires et trouvé, dans les anneaux de croissance correspondant aux années 774 et 775, un taux de carbone 14 supérieur d'environ 1,2 % à la normale, qui ne peut s'expliquer, selon eux, que par  un mystérieux événement cosmique, ayant eu sur ces arbres un effet 20 fois supérieur à celui des pics normaux de l'activité solaire. Ces données  confirment celles recueillies antérieurement sur des arbres d'Europe et d'Amérique du Nord, qui montraient une hausse du taux de carbone 14 d'environ 7,2 % entre l'an 775 et l'an 785 de notre ère.
 
« Pour avoir produit une telle quantité de carbone 14 dans l'atmosphère en 775, l'intensité des rayons cosmiques a dû considérablement augmenter. Seuls deux phénomènes connus pourraient changer l'intensité des rayons cosmiques en l'espace d'une seule année : l'explosion d'une supernova ou une tempête de protons. Dans l'état actuel de nos connaissances, nous ne pouvons préciser les causes de cet événement »
, concluent les chercheurs, qui précisent que, jusqu'à présent, aucune trace de tels phénomènes n'avait jamais été décelée sur Terre. Source maxisciences
 
Les conséquences d'un sursaut gamma pour la Terre
 
Si un sursaut gamma était dirigé vers la Terre et provenait de l'effondrement d'une étoile située à moins de 6000 années lumière de nous, les conséquences pour la Terre seraient catastrophiques. En effet, l'une des cinq extinctions massives de la biodiversité qu'à connu la Terre depuis 500 millions d'années pourrait être liée à un tel phénomène.
 
Un sursaut gamma qui toucherait la Terre serait lourd de conséquences pour le vivant :
 
 • destruction d'environ 30 % de la couche d'ozone pendant près d'une décennie. Les rayons UV du Soleil seraient alors deux fois plus puissants et carboniseraient le phytoplancton, à la base de la chaîne alimentaire océanique.
 
 • Formation de grandes quantités d'oxyde d'azote dans l'atmosphère qui serait alors teintée de jaune / orange comparable au smog urbain, entraînant des pluies acides.
 
 • Diminution significative de la photosynthèse et effondrement d'environ 60 % de la production alimentaire : le début du chaos dans les sociétés humaines...
 
Les scientifiques estiment la période de retour d'un tel cataclysme a environ 300 millions d'années. Le dernier en date daterait d'il y a 440 millions d'années, causant l'extinction massive de l'ordovicien d'après l'étude du Dr Melott, du Dr Thomas et de leurs équipes. Leur hypothèse permet d'expliquer pourquoi certaines espèces avaient disparu avant la glaciation de cette période et pourquoi l'extinction a essentiellement touché le plancton et les populations des couches marines superficielles. Source notre-planete.info
 
Sursauts gamma et extinctions massives
 
Une étude menée par des scientifiques de la NASA et de l'Université du Kansas révèlent qu'un sursaut gamma serait à l'origine d'une extinction massive d'espèces survenue il y a près de 450 millions (200 millions d'années avant les dinosaures) d'années lors de l'Ordovician, une période où la vie est en grande partie confinée dans les mers et océans, bien qu'une activité biologique, très primitive, soit présente en surface. Près de 60 pourcent de tous les invertébrés marins ont disparu.
 
Pour expliquer cette extinction massive, les scientifiques ont émis le scénario suivant :
 
L'exposition de la Terre au rayonnement gamma né de l'explosion d'une étoile proche de la Terre, située à moins de 6.000 années-lumière, pendant seulement 10 secondes aurait détruit plus de la moitié de la couche d'ozone. 5 années auront ensuite été nécessaires à la couche d'ozone pour se régénérer. Pendant cette période, le rayonnement ultraviolet émis par le Soleil aurait entamé un travail de sape en détruisant une grande partie des organismes vivants présents sur les terres émergées et ceux proche des surfaces des océans, notamment le plancton, perturbant ainsi la chaîne alimentaire. Les créatures présentes dans les fonds marins étaient protégés, mais la disparition rapide du plancton, la base de la chaîne alimentaire des océans provoquera également leur perte.
 
Sommes-nous à l'abri d'un tel évènement aujourd'hui. Les sursauts que nous détectons actuellement se sont produits il y a plusieurs milliards d'années, c'est-à-dire bien avant la formation de la Terre. Bien que les sursauts gamma soient des évènements très rares à l'intérieur de notre Galaxie, il est vraisemblable que la Terre sera une nouvelle fois frappée par un afflux massif de rayonnement gamma en raison des milliards d'étoiles qui peuplent la Voie Lactée. Source flashespace et futura-sciences


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