Des sursauts de rayon gamma recrées en laboratoire

Incroyablement brillants et énergiques, les sursauts gamma sont de mystérieux signaux provenant des profondeurs de l’espace et bien qu’ils aient été étudiés pendant des décennies, nous ne savons pas encore précisément ce qui les engendre. Afin d’un peu mieux les appréhender, des chercheurs ont réussi pour la première fois à recréer de mini sursauts de rayons gamma en laboratoire.

Ils sont parmi les événements les plus violents de l’univers, parfois plus brillants que le Soleil, produisant autant d’énergie en quelques secondes que notre étoile dans sa vie entière. Mais le problème c’est que c’est un « sursaut »… ces événements durent l’espace d’un clin d’œil, donc il n’y a pas de temps pour tourner des télescopes dans leur direction afin de voir d’où ils viennent exactement.

Jusqu’à présent, la principale théorie est que les sursauts gamma sont créés lorsque des jets de particules sont éjectés de trous noirs ou de collisions cosmiques. Pour que cela tienne, les scientifiques disent que ces faisceaux seraient principalement constitués d’électrons et de leurs équivalents d’antimatière, des positrons et qu’ils devraient générer de puissants champs magnétiques autour d’eux.

Cette image illustre les ingrédients du type le plus commun de sursaut gamma. Le noyau d’une étoile massive (à gauche) s’est effondré, formant un trou noir qui envoie un jet se déplacer à travers l’étoile effondrée et dans l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Le rayonnement à travers le spectre provient du gaz chaud ionisé (plasma) à proximité du nouveau trou noir, des collisions entre les enveloppes du gaz à déplacement rapide dans le jet (ondes de choc internes) et du bord d’attaque de celui-ci qu’il balaye et interagit avec son environnement (choc externe). (Goddard Space Flight Center/ NASA)

Comme les sursauts de rayons gamma se produisent à des millions, voire des milliards d’années-lumière, ils sont difficiles à étudier, alors une équipe de chercheurs dirigée par des scientifiques de l’université Queen’s de Belfast en a recréé ici, sur Terre. Pour réaliser des événements aussi énergiques, il a fallu le plus puissant laser au monde : l’Astra-Gemini laser au Central Laser Facility du Laboratoire Rutherford Appleton en Angleterre.

Les chercheurs ont réussi à recréer certaines des principales caractéristiques d’un sursaut de rayons gamma. Des champs magnétiques de longue durée ont pu être générés, confirmant la force et la distribution attendues.

Selon Gianluca Sarri, chercheur principal sur l’étude :

Nous avons pensé que la meilleure façon de déterminer comment produire les sursauts gamma serait de les imiter dans des reproductions à petite échelle en laboratoire, en reproduisant une petite source de ces faisceaux et de voir comment ils évoluent lorsqu’ils sont laissés à eux-mêmes. Au cours de l’expérience, nous avons pu confirmer que les modèles actuels utilisés pour comprendre les sursauts gamma sont sur la bonne voie, prédisant les bons mécanismes pour la génération de champ magnétique et l’émission de rayons gamma.

Comme avec tous les mystérieux phénomènes célestes, il peut être tentant de sauter à la théorie des “extraterrestres”, mais les rayons gamma ont certainement une explication plus naturelle. Cela dit, de les comprendre pourrait nous aider à traverser la cacophonie de signaux spatiaux et à isoler toute communication potentielle d’extraterrestre qui pourrait exister.

Toujours selon Sarri :

Si vous voulez vraiment rechercher dans l’univers des transmissions extraterrestres, vous devez d’abord vous assurer que toutes les émissions naturelles sont comprises de manière à pouvoir être exclues. Notre étude aide à comprendre les émissions de trous noirs et de pulsars, de sorte que, chaque fois que nous détectons quelque chose, nous pouvons déterminer tout de suite si elle peut s’expliquer naturellement ou si elle provient d’une civilisation extraterrestre.

L’étude publiée dans la revue Physical Review Letters : Experimental Observation of a Current-Driven Instability in a Neutral Electron-Positron Beam et présentée sur le site de l’université Queen’s de Belfast : Queen’s University scientist unlocks gamma ray burst secrets.