Une équipe internationale de physiciens a créé la première réplique à petite échelle de sursauts gamma en laboratoire, ouvrant ainsi une toute nouvelle voie pour étudier les propriétés de ces mystérieux éclairs de rayonnement intense de haute énergie qui apparaissent dans des directions aléatoires de l’espace. Les résultats sont publiés dans la revue Physical Review Letters (préimpression arXiv.org).
Cette impression d’artiste montre un sursaut gamma dans une région de formation d’étoiles. Crédit photo : L. Calçada / ESO.
Les sursauts gamma font partie des événements les plus brillants jamais observés dans l’Univers.
Cependant, comme ils se produisent en courtes rafales et qu’ils proviennent de galaxies lointaines, les astrophysiciens n’ont pas été en mesure d’en déterminer exactement la cause.
Certains pourraient même suggérer qu’il s’agit de messages de civilisations extraterrestres avancées, mais de nombreux experts ont prédit que les sursauts sont émis lorsque des jets de particules sont projetés par des objets astrophysiques massifs, tels que les trous noirs.
Pour que cette théorie fonctionne, il faudrait que les faisceaux libérés par les trous noirs aient de puissants champs magnétiques auto-générés et que la rotation des particules autour des champs donne lieu à de puissants sursauts de rayonnement gamma.
Le Dr Gianluca Sarri de l’Université Queen’s de Belfast et ses collègues ont pu prouver pour la première fois certains des phénomènes clés qui jouent un rôle majeur dans la production des sursauts gamma.
Cette illustration montre les ingrédients du type le plus courant de sursaut gamma. Le noyau d’une étoile massive (à gauche) s’est effondré, formant un trou noir qui envoie un jet se déplaçant à travers l’étoile en effondrement et dans l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Le rayonnement dans le spectre provient du gaz ionisé chaud à proximité du trou noir naissant, des collisions entre les coquilles de gaz en mouvement rapide dans le jet, et du bord d’attaque du jet lorsqu’il balaie et interagit avec son environnement. Crédit image : Centre de vol spatial Goddard de la NASA.
L’équipe a utilisé le laser Astra-Gemini, hébergé par le Central Laser Facility du Rutherford Appleton Laboratory, au Royaume-Uni, pour créer le mini-éclatement gamma.
“Nous avons pensé que la meilleure façon de comprendre comment les sursauts gamma sont produits serait de les imiter à petite échelle en laboratoire – en reproduisant une petite source de ces faisceaux et en regardant comment ils évoluent lorsqu’ils sont laissés à eux-mêmes”, a déclaré le Dr Sarri.
“Au cours de l’expérience, nous avons pu confirmer que les modèles actuels utilisés pour comprendre les sursauts gamma sont sur la bonne voie, en prédisant les bons mécanismes pour la génération du champ magnétique et l’émission de rayons gamma.”
“L’expérience est également utile car les faisceaux sont entièrement constitués d’électrons et de positrons, ce qui est un état particulier de la matière. Dans un faisceau électron-positron, les deux particules ont exactement la même masse, ce qui entraîne des conséquences fascinantes. Par exemple, le son n’existerait pas dans un monde électron-positron.”
“La recherche pourrait également dévoiler des indices majeurs dans la recherche de vie extraterrestre”, a-t-il ajouté.
L’enquête SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) recherche des messages dans l’espace qui ne peuvent être expliqués naturellement et qui pourraient potentiellement provenir d’une civilisation extraterrestre.
“Si vous voulez vraiment rechercher des transmissions extraterrestres dans l’Univers, vous devez d’abord vous assurer que toutes les émissions naturelles sont comprises afin de pouvoir les exclure”, a déclaré le Dr Sarri.
“Notre étude aide à comprendre les émissions des trous noirs et des pulsars, de sorte que, chaque fois que nous détectons quelque chose, nous pouvons déterminer immédiatement si cela peut être expliqué naturellement ou si cela provient d’une civilisation étrangère.”
