Les sursauts gamma, puissants éclairs de lumière, sont les événements les plus brillants de notre univers qui ne durent pas plus de quelques secondes ou minutes. Certains sont si brillants qu'ils peuvent être observés à l'œil nu, comme le sursaut GRB 080319B détecté par la mission Swift GRB Explorer de la NASA le 19 mars 2008.
Mais, malgré leur intensité, les scientifiques ne connaissent pas la raison de l'apparition des sursauts gamma. Certaines personnes croient généralement que ce sont des messages de civilisations extraterrestres. Les scientifiques ont donc réussi à recréer une mini-version de sursauts gamma en laboratoire, découvrant une toute nouvelle façon d'étudier leurs propriétés. Les résultats ont été publiés dans Physical Review Letters.
L'une des raisons de l'apparition des sursauts gamma est qu'ils sont en quelque sorte générés par l'éjection de jets de particules créés par des objets astrophysiques massifs tels que les trous noirs. Cela rend les sursauts gamma extrêmement intéressants pour les astrophysiciens. Les étudier en détail pourrait révéler les propriétés clés des trous noirs dans lesquels ces éruptions sont nées.
Les rayons émis par les trous noirs sont principalement composés d'électrons et de leurs compagnons "antimatériaux", les positrons. Toutes les particules ont de l'antimatière, qui leur est identique dans tout sauf la charge. Ces faisceaux doivent avoir des champs magnétiques puissants. La rotation de ces particules dans le champ donne lieu à de puissants sursauts de rayonnement gamma. Du moins c'est ce que prédisent nos théories. Mais personne ne sait comment ces champs devraient naître.
Malheureusement, l’étude de ces surtensions pose plusieurs problèmes. Non seulement ils vivent très peu, mais - et c'est le plus problématique - et sont nés dans des galaxies lointaines, parfois à un milliard d'années-lumière de la Terre.
Par conséquent, vous comptez sur quelque chose qui est incroyablement loin, apparaît par accident et vit pendant quelques secondes. C'est comme essayer de comprendre de quoi est faite une bougie, n'ayant que les étincelles de bougies qui s'allument de temps en temps à des milliers de kilomètres.
Le laser le plus puissant du monde
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Récemment, il a été suggéré que la meilleure façon de comprendre comment naissent les sursauts gamma est de les simuler à petite échelle dans un laboratoire en créant une petite source de faisceaux d'électrons-positons, et de voir comment ils se développent, par eux-mêmes. Des scientifiques des États-Unis, de France, de Grande-Bretagne et de Suède ont réussi à créer une version réduite de ce phénomène en utilisant les lasers les plus puissants de la planète, comme le laser Gemini appartenant au laboratoire Rutherford-Appleton en Angleterre.
Quelle est la puissance du laser le plus puissant sur Terre? Prenez toute l'énergie solaire qui couvre toute la Terre et réduisez-la à quelques microns (l'épaisseur d'un cheveu humain) et vous obtenez la puissance d'un tir laser Gemini. En frappant une cible complexe avec un laser, les scientifiques ont pu libérer des copies ultra-rapides et denses de jets astrophysiques et créer des animations ultra-rapides de leur comportement. Le résultat est saisissant: les scientifiques ont pris un véritable jet qui s'étend sur des milliers d'années-lumière et l'ont réduit à quelques millimètres.
Pour la première fois, les scientifiques ont pu observer des phénomènes clés qui jouent un rôle important dans la création de sursauts gamma, comme l'auto-génération de champs magnétiques qui durent longtemps. Cela a permis de confirmer certaines prédictions théoriques majeures sur la force et la distribution de ces champs. Notre modèle actuel, utilisé pour comprendre les sursauts gamma, est sur la bonne voie.
Cette expérience sera utile non seulement pour comprendre les sursauts gamma. La matière, composée d'électrons et de positrons, est un état de la matière extrêmement intéressant. La matière commune sur Terre est principalement composée d'atomes: des noyaux lourds chargés positivement entourés de nuages d'électrons légers chargés négativement.
En raison de l'incroyable différence de poids entre ces deux composants (le noyau le plus léger pèse 1836 fois plus qu'un électron), presque tous les phénomènes que nous expérimentons dans notre vie quotidienne proviennent de la dynamique des électrons, qui réagissent beaucoup plus rapidement à toute entrée de l'extérieur (lumière, autres particules, champs magnétiques, etc.) que les noyaux. Mais dans un faisceau d'électrons-positons, les deux particules ont la même masse, donc l'écart dans le temps de réaction est complètement éliminé. Cela entraîne de nombreuses conséquences fascinantes. Par exemple, le son n'existerait pas dans le monde électron-positron.
Pourquoi devrions-nous même nous inquiéter d'événements aussi lointains? En fait, il y a pourquoi. Premièrement, comprendre comment naissent les sursauts gamma nous permettra de mieux comprendre les trous noirs et d'ouvrir une grande fenêtre pour comprendre comment notre univers est né et comment il évoluera. Deuxièmement, il y a une raison plus subtile. SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence - recherche des messages provenant de civilisations extraterrestres, en essayant de capturer des signaux électromagnétiques de l'espace qui ne peuvent pas être expliqués de manière naturelle (principalement des ondes radio, mais des sursauts gamma sont également associés à ce rayonnement).
Bien sûr, si vous pointez le détecteur dans l'espace, vous obtenez beaucoup de signaux différents. Mais afin d'isoler la transmission des êtres intelligents, vous devez d'abord vous assurer que toutes les sources naturelles sont connues qui peuvent et doivent être exclues. La nouvelle étude nous aidera à comprendre les émissions des trous noirs et des pulsars, donc lorsque nous tomberons à nouveau sur eux, nous savons qu'ils ne sont pas des extraterrestres.
Ilya Khel
