Les explosions rayons-gamma

On appelle "explosions rayons-gamma" ("GRB", "Gamma-Ray Bursts", en anglais) des départs énormes d'énergie, canalisés le long de rayons (des "jets"), qui déclenchent des quantités énormes et dangereuses de rayons à haute énergie, les rayons-gamma. Les explosions rayons-gamma, qui ne sont devenus objets d'étude que récemment, sont considérés comme potentiellement dangereux pour la vie, dans tout l'Univers -dont la Terre- car ils peuvent, selon une formule frappante, "stériliser" de la vie une galaxie entière! Explosant à 6000 années-lumière de la Terre, une explosion rayons-gamma, qui frapperait la Terre pendant 10 secondes seulement, détruirait la moitié de la couche d'ozone, permettant le passage des rayonnements dangereux du Soleil jusqu'à la surface. Il faudrait 5 ans à la couche d'ozone pour se reconstituer. On pense que l'une des extinctions de masse que la Terre a connues pourrait avoir été due à une explosion rayons-gamma

Les explosions rayons-gamma courtes, longues et hybrides
Les explosions rayons-gamma se divisent habituellement en deux catégories, les explosions rayons-gamma longues, et les explosions rayons-gamma courtes. Les explosions gamma longues durent plus de 2 secondes et semblent liée à l'apparition d'un trou noir stellaire au cours d'un évènement supernova. On peut les observer jusqu'aux extrêmes limites de l'Univers. Les explosions gamma courtes durent moins de 2 secondes (et même, souvent, elles ne durent que quelques milli-secondes) et elles sont liées à la fusion de deux étoiles à neutrons (ou d'une étoile à neutrons et d'un trou noir -ce qui donne naissance à un trou noir (autre ou plus grand)). Il semble que certaines explosions rayons-gamma présentent des caractéristiques hybrides, avec une durée longue mais sans correspondre à une théorie de fusion d'objets célestes leur donnant une explication -entre autres, une explication à comment une fusion d'objets pourrait donner naissance à une explosion de longue durée. Les astronomes, sur ce point, en restent donc à l'idée que de telles explosions rayons-gamma hybrides sont soit des explosions courtes relativement longues liées à un évènement de fusion, ou des explosions longues provenant d'une explosion d'étoile, qui ne serait pas un évènement supernova. La plupart des astronomes, cependant, concluent qu'il peut s'agir d'un nouveau processus -ainsi que les théories des fusions GRB peuvent donner une telle durée, ou qu'il existe une catégorie totalement nouvelle d'explosions d'étoiles. Une explosion rayons-gamme hybride a été observée en 2006 dans une galaxie située à 1,6 milliards d'années-lumière. Les explosions-gamma courtes ont récemment été observés à des distances plus lointaines que prévu

Les études récentes commencent de tracer une image réelle de ces phénomènes: les explosions rayons-gamma se répartissent en deux types; les explosions rayons-gamma longues et les explosions rayons-gamma courtes. Les premières durent entre 2 et 10 secondes et elles émettent des rayons-gamma relativement moins énergétiques; les secondes durent entre des valeurs de l'ordre de milli-secondes et 2 secondes; elles produisent des rayons-gamma de haute énergie. On pense que la variété longue durée a lieu à partir d'étoiles de 20 masses solaires, dans des galaxies irrégulières dans lesquelles ne se trouvent que peu d'éléments lourds. De telles étoiles, qui sont lourdes sans appartenir à la catégorie des étoiles extrêmement lourdes, ont essaimé du matériau au cours de leur vie mais elles en ont conservé suffisamment pour pouvoir exploser en supernovas puis se transformer en trous noirs et donner naissance à une explosion rayons-gamma. Les explosions de courte durée, elles, semblent survenir dans tous les types de galaxie et seraient le résultat de la collision entre deux objets denses -ainsi des étoiles à neutrons- donnant naissance à des trous noirs. Il semble y avoir rayons (les "jets") lorsque l'énergie émise vient heurter dans des couches de matière qui peuvent éventuellement subsister autour de l'étoile mourante. Des "flashs rayons-X" ("X-ray flashes") -qui sont des évènements moins énergétiques- ont été observés avant l'évènement rayons-gamma proprement dit mais il pourrait tout aussi bien s'agir d'explosions rayons-gamma vues sous un certain angle. Ou d'évènements autres, d'une nature propre, moins énergétiques que les explosions gamma et résultat d'une explosion de type baryonique (impliquant des neutrons et des protons) et non leptonique (impliquant des électrons). Ces flashs rayons-X, par ailleurs et généralement, semblent être de bons annonciateurs d'une explosion supernova

Les explosions rayons-gamma dont on pensait à un moment qu'elles pouvaient stériliser des galaxies entières semblent en fait d'avoir d'effets que dans un rayon de 200 années-lumière autour d'elles. Une moins bonne nouvelle est que les explosions rayons-gamma sont peut-être beaucoup plus nombreuses que l'on pensait: il semblerait que celles que l'on observe ne sont observées que parce que l'angle de vision depuis la Terre le permet, et qu'une majorité d'autres ne pourraient être observées du fait que l'angle n'est pas le bon. Une autre bonne nouvelle est que les explosions rayons-gamme de longue durée n'ont lieu que dans les galaxies de type irrégulier, d'où qu'il ne peut en exister dans les galaxies du type de la nôtre. Les explosions rayons-gamma de courte durée sont donc possibles dans la Galaxie mais leur puissance est 100 à 1000 fois inférieure à celle des explosions de longue durée

La mission actuelle de la NASA, "Swift" (voir une notice détaillée dans la section -en anglais seulement- consacrée aux missions spatiales), qui a été lancée en novembre 2004, apporte une connaissance plus avancée des explosions rayons-gamma. Elle comporte trois télescopes embarqués qui peuvent relayer aux autres plateformes spatiales et terrestres tout emplacement observé d'une explosion. Swift peut surveiller 1/6ème du ciel en une seule fois
Les premiers résultats de la mission montrent qu'il y a probablement une variété importante d'explosions cosmiques dans notre partie d'Univers. Les plus petites explosions rayons-gamma (appelées "flashs rayons-X") se distinguent des plus longues. Les flashs rayons-X laissent derrière eux un "magnétar" (une étoile à neutrons avec un champ magnétique 100 à 1000 fois supérieur à celui d'une étoile à neutrons classique. Il semble qu'il y ait une hiérarchie entre les supernovas ordinaires (qui produisent une étoile à neutrons) et les explosions rayons-gamme, qui mènent à un trou noir. Ce qui distingue les explosions rayons-gamma et les flashs rayons-X des supernovas c'est le disque de matière en rotation rapide que les deux premiers laissent autour de l'étoile qui naît de l'évènement. Les flashs rayons-X sont plus nombreux que les explosions gamma longues, dans un rapport de 10 à 1