Le 2 juillet 1967, les États-Unis Vela 3 et 4 les satellites ont remarqué quelque chose de plutôt perplexe. Conçus à l'origine pour surveiller les essais d'armes nucléaires dans l'espace en recherchant le rayonnement gamma, ces satellites ont capté une série de sursauts gamma (GRB) provenant de l'espace lointain. Et bien que des décennies se soient écoulées depuis «l'incident de Vela», les astronomes ne sont toujours pas sûrs à 100% de ce qui les cause.
L'un des problèmes est que, jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas été en mesure d'étudier les sursauts gamma de quelque manière que ce soit. Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe internationale de chercheurs, les GRB ont été recréés dans un laboratoire pour la première fois. Pour cette raison, les scientifiques auront de nouvelles opportunités pour étudier les GRB et en savoir plus sur leurs propriétés, ce qui devrait aller très loin dans la détermination de leurs causes.
L'étude, intitulée «Observation expérimentale d'une instabilité sous tension dans un faisceau d'électrons-positons neutres», a été récemment publiée dans le Lettres d'examen physique. L'étude était dirigée par Jonathon Warwick de l'Université Queen’s de Belfast et comprenait des membres du SLAC National Accelerator Laboratory, du John Adams Institute for Accelerator Science, du Rutherford Appleton Laboratory et de plusieurs universités.
Jusqu'à présent, l'étude des GRB a été compliquée par deux problèmes majeurs. D'une part, les GRB sont de très courte durée, ne durant que quelques secondes à la fois. Deuxièmement, tous les événements détectés se sont produits dans des galaxies éloignées, dont certaines à des milliards d'années-lumière. Néanmoins, il existe quelques théories sur ce qui pourrait les expliquer, allant de la formation de trous noirs et de collisions entre les étoiles à neutrons aux communications extraterrestres.
Pour cette raison, enquêter sur les GRB est particulièrement attrayant pour les scientifiques car ils pourraient révéler des choses inconnues sur les trous noirs. Pour les besoins de leur étude, l'équipe de recherche a abordé la question des GRB comme s'ils étaient liés aux émissions de jets de particules libérées par les trous noirs. En tant que professeur chargé de cours à l’université Queen’s de Belfast, expliqué dans un récent article La conversation:
«Les faisceaux dégagés par les trous noirs seraient majoritairement composés d'électrons et de leurs compagnons« antimatière », les positrons… Ces faisceaux doivent avoir de forts champs magnétiques auto-générés. La rotation de ces particules autour des champs dégage de puissants sursauts de rayonnement gamma. Ou, du moins, c'est ce que nos théories prédisent. Mais nous ne savons pas vraiment comment les champs seraient générés. "
Avec l’aide de leurs collaborateurs aux États-Unis, en France, au Royaume-Uni et en Suède, l’équipe de l’Université Queen’s de Belfast a utilisé le laser Gemini, situé au laboratoire Rutherford Appleton au Royaume-Uni. Avec cet instrument, qui est l'un des lasers les plus puissants au monde, la collaboration internationale a cherché à créer la première réplique à petite échelle de GRB.
En tirant ce laser sur une cible complexe, l'équipe a pu créer des versions miniatures de ces jets astrophysiques ultra-rapides, qu'ils ont enregistrées pour voir comment ils se comportaient. Sarri a indiqué:
«Dans notre expérience, nous avons pu observer, pour la première fois, certains des phénomènes clés qui jouent un rôle majeur dans la génération de sursauts gamma, comme l'auto-génération de champs magnétiques qui a duré longtemps. Ceux-ci ont pu confirmer certaines prédictions théoriques majeures de la force et de la distribution de ces champs. En bref, notre expérience confirme indépendamment que les modèles actuellement utilisés pour comprendre les sursauts gamma sont sur la bonne voie. »
Cette expérience était non seulement importante pour l'étude des GRB, mais elle pourrait également faire progresser notre compréhension du comportement des différents états de la matière. Fondamentalement, presque tous les phénomènes dans la nature se résument à la dynamique des électrons, car ils sont beaucoup plus légers que les noyaux atomiques et répondent plus rapidement aux stimuli externes (tels que la lumière, les champs magnétiques, d'autres particules, etc.).
"Mais dans un faisceau d'électrons-positrons, les deux particules ont exactement la même masse, ce qui signifie que cette disparité dans les temps de réaction est complètement effacée", a déclaré le Dr Sarri. «Cela entraîne une quantité de conséquences fascinantes. Par exemple, le son n'existerait pas dans un monde électron-positon. »
De plus, il y a l'argument susmentionné selon lequel les GRB pourraient en fait être la preuve d'une intelligence extraterrestre (ETI). Dans la recherche de l'intelligence extra-terrestre (SETI), les scientifiques recherchent des signaux électromagnétiques qui ne semblent pas avoir d'explications naturelles. En connaissant mieux les différents types de sursauts électromagnétiques, les scientifiques pourraient mieux isoler ceux pour lesquels il n'y a pas de causes connues. Sarri a dit:
«Bien sûr, si vous mettez votre détecteur à la recherche d'émissions spatiales, vous obtenez énormément de signaux différents. Si vous voulez vraiment isoler les transmissions intelligentes, vous devez d'abord vous assurer que toutes les émissions naturelles sont parfaitement connues afin qu'elles puissent être exclues. Notre étude aide à comprendre les émissions des trous noirs et des pulsars, de sorte que, chaque fois que nous détectons quelque chose de similaire, nous savons qu'il ne provient pas d'une civilisation extraterrestre. »
Tout comme la recherche sur les ondes gravitationnelles, cette étude sert d'exemple de la façon dont les phénomènes qui étaient autrefois hors de notre portée sont maintenant ouverts à l'étude. Et tout comme les ondes gravitationnelles, la recherche sur les GRB devrait produire des rendements impressionnants dans les années à venir!
