Espace : Le télescope Fermi révèle une explosion géante

D’une puissance de 8000 supernovae, l’explosion la plus violente jamais observée dans l’univers a été détectée à plus de 12,2 milliards d’années-lumière de la Terre, par le télescope Fermi, observatoire spatial en rayons gamma. Selon les chercheurs du CNRS et du CEA, « l’énergie totale libérée, la vitesse d’éjection lors de l’explosion et l’énergie extrême de la lumière émise seraient exceptionnelles ».

Le télescope Fermi vient de découvrir l’explosion la plus violente jamais observée dans l’Univers. À plus de 12,2 milliards d’années-lumière de la Terre, dans la constellation de la Carène, GRB 080916C a émis des rayons, dont les plus extrêmes « transportaient 30 milliards de fois plus d’énergie que la lumière visible ». Une découverte qui a suscité l’enthousiasme dans le milieu scientifique. Selon Frédéric Piron du CNRS et Isabelle Grenier du CEA, « l’énergie totale libérée, la vitesse d’éjection lors de l’explosion et l’énergie de la lumière émise sont exceptionnelles ».
L’observation a pu se faire grâce au « Fermi Gamma-ray Space Telescope ». Cet observatoire spatial en rayons gamma de la Nasa est une collaboration internationale qui inclue cinq équipes françaises de l’IN2P3/CNRS (1), du CEA (2), de l’Université Paris Diderot (2) et de l’INSU/CNRS (3). Cinq chercheurs du Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules de Montpellier (1) ont également participé à l’analyse et à l’interprétation de ces résultats publiés dans la revue Science Express du 19 février.

Une puissance de 8000 supernovae

Apparu dans la constellation de la Carène, le « sursaut GRB 080916C » a été enregistré par les deux instruments de Fermi. De par leur très grande couverture en énergie (de 10 000 eV à plus de 10 milliards d’eV), « ils constituent un observatoire des sursauts gamma unique au monde », précisent les chercheurs du CNRS et du CEA. Le détecteur « Gamma-ray Burst Monitor » a fourni l’alerte initiale à basse énergie et le « Large Area Telescope » a permis de l’étudier à haute énergie. Un troisième instrument au sol, le Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detector (GROND), a détecté GRB 080916C dans sa phase d’émission rémanente. Ces observations à différentes longueurs d’ondes ont permis d’estimer sa distance à environ 12,2 milliards d’années-lumière, ce qui le rend extraordinaire par sa formidable puissance. Les scientifiques ont estimé (5) que cette dernière dépasse celle de 8000 supernovae, avec l’équivalent énergétique (6) de 5 masses solaires émis en moins de 60 secondes sous forme de rayons X et gamma. Au sein du jet, la matière fut expulsée à plus de 99,9999 % de la vitesse de la lumière.
Toutes ces propriétés font de ce sursaut gamma le plus violent de tous les objets célestes jamais observés. Ces fulgurantes bouffées de rayons gamma, qui peuvent durer d’une fraction de seconde à quelques minutes, sont généralement suivies d’une émission rémanente plus faible sur plusieurs jours. La plupart des sursauts proviendrait de l’effondrement en trou noir du coeur d’étoiles très massives à la fin de leur vie. La formation du trou noir s’accompagne d’une violente éjection de plasma qui expulse une partie de la matière de l’étoile sous forme d’un jet filant à une vitesse très proche de celle de la lumière (4).

23 février 2009, Patrick Cros

(1) LLR : Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École Polytechnique), CENBG : Centre d’études nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CNRS/Université de Bordeaux1), LPTA : Laboratoire de physique théorique et astroparticules (CNRS/Université Montpellier 2). (2) IRFU : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers, Service d’Astrophysique (SAp), Laboratoire AIM (CEA/Université Paris Diderot/CNRS) et Service d’Electronique des détecteurs et d’Informatique (Sédi), Saclay. (3) Centre d’Étude spatiale des rayonnements (CNRS/Université Toulouse 3). (4) L’émission initiale résulterait des ondes de chocs qui accélèrent les particules au sein du jet, et l’émission rémanente proviendrait du freinage de ce dernier dans sa course à travers les nuages interstellaires environnants. (5) La taille du cône du jet de matière étant extrêmement difficile à mesurer, les scientifiques calculent souvent la puissance des sursauts gamma en supposant que l’énergie a été libérée dans toutes les directions. (6) selon la célèbre formule E = mc2 d’Einstein.