L'énigme des sursauts gamma

Les sursauts gamma sont des flambées très énergétiques de rayons gamma, d'une durée comprise entre moins d'une seconde et plusieurs minutes – un clin d'œil par rapport aux échelles de temps cosmologiques. Ces sursauts se produisent à de grandes distances de la Terre, vers les limites de l'Univers observable.

Les sursauts gamma furent découverts par hasard en 1967 par des satellites américains mis on orbite pour surveiller l’application du traité d’interdiction des essais nucléaires par l’union soviétique. Ces satellites ne révélèrent aucune violation du traité, mais détectèrent des émissions sporadiques de rayons gamma, de courte durée et d’origine inconnue.

Il devint rapidement clair que ces sursauts provenaient de l’espace plutôt que de la Terre, mais les détecteurs de l’époque étaient incapables de mesurer précisément leur direction d’origine.

Les sursauts gamma (gamma ray bursts ou GRB en anglais) sont l’un des grands sujets d’étude de l’astrophysique contemporaine. Ces sursauts sont tout simplement de brèves émissions de rayons gamma d’une durée comprise entre quelques millisecondes et plusieurs minutes. Rappelons que les rayons gamma sont des photons très énergétiques produits par exemple sur Terre lors de réactions nucléaires. S’il était possible de surveiller en permanence l’ensemble du ciel, on observerait en moyenne un sursaut gamma par jour provenant d’une direction quelconque de la voûte céleste.

Leur caractéristique la plus intéressante est l’énergie mise en jeu. l’énergie émise  doit être des centaines de fois plus grande que celle générée par une supernova.

La première avancée expérimentale provint d’observation dans les rayons X au début des années 1990 par le satellite américain Compton (CGRO). Ce dernier emportait avec lui un instrument baptisé BATSE capable de surveiller simultanément une grande partie du ciel et de fournir une direction précise en cas de détection. L’observatoire Compton fut ainsi en mesure de déterminer la position de plusieurs centaines de sursauts et de démontrer que leurs sources se répartissaient de manière aléatoire sur toute la voûte céleste.

Or, si les sursauts provenaient principalement de notre Galaxie, ils ne seraient pas distribués uniformément dans le ciel, mais concentrés dans la même bande étroite que la Voie Lactée.

En observant le même sursaut avec le télescope William Herschel, une autre équipe révéla l’existence d’une rémanence dans le domaine visible. Cette nouvelle caractéristique permettait dorénavant aux grands télescopes terrestres et au télescope spatial de se joindre aux observations.

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