Paul Sparks
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Les sursauts gamma sont parmi les événements les plus puissants de l'univers, allumés lorsque les étoiles meurent dans des explosions massives ou lorsqu'elles fusionnent dans… des explosions massives.
Au fur et à mesure que ces violentes explosions cosmiques se produisent, elles agissent comme des phares cosmiques, libérant des faisceaux de certaines des lumières les plus brillantes de l'univers, ainsi qu'un flot de neutrinos, ces particules vaporeuses ressemblant à des fantômes qui glissent à travers l'univers presque entièrement sans être détectées..
De toute évidence, vous ne voudriez pas être exposé à l'une de ces explosions d'énergie mortelles et frileuses d'ADN. Mais les physiciens pensaient que les sursauts gamma n'étaient dangereux que si vous étiez dans le chemin étroit de l'un des jets provenant de l'explosion. Malheureusement, une nouvelle étude mise à jour sur la base de données arXiv le 29 novembre (mais pas encore examinée par les pairs) suggère que ces éruptions sont de mauvaises nouvelles tout autour et peuvent envoyer des rayons mortels sous un angle beaucoup plus large qu'on ne le pensait auparavant..
Usines de rayons gamma cosmiques
Au fil des décennies, les astronomes ont identifié deux types de sursauts gamma célestes (appelés GRB en abrégé): les longs durent plus de 2 secondes (jusqu'à plusieurs minutes) et les courts durent moins de 2 secondes. Nous ne savons pas exactement ce qui cause les GRB dans l'espace, mais on pense que les plus longues sont produites lorsque les plus grandes étoiles de notre univers meurent dans des explosions de supernova, laissant derrière elles des étoiles à neutrons ou des trous noirs. Une mort cataclysmique comme celle-là libère des quantités incroyablement énormes d'énergie dans un éclair relatif, et le tour est joué! Sursauts gamma.
On pense que les GRB courts, en revanche, proviennent d'un mécanisme complètement différent: la fusion de deux étoiles à neutrons. Ces événements ne sont pas aussi puissants que leurs cousins supernova, mais ils font suffisamment de ravages localement pour produire un flash de rayons gamma.
À l'intérieur d'un moteur à réaction
Pourtant, quand les étoiles à neutrons entrent en collision, c'est une chose moche. Chaque étoile à neutrons pèse plusieurs fois la masse du soleil terrestre, mais cette masse est comprimée en une sphère pas plus large qu'une ville typique. Au moment de l'impact entre deux de ces objets, ils sont férocement en orbite autour de l'autre à une fraction saine de la vitesse de la lumière.
Ensuite, les étoiles à neutrons fusionnent pour former soit une plus grande étoile à neutrons, soit, si les conditions sont réunies, un trou noir, laissant derrière elles une traînée de destruction et des débris du cataclysme précédent. Cet anneau de matière s'effondre sur le cadavre de l'ancienne étoile à neutrons, formant ce qu'on appelle un disque d'accrétion. Dans le cas d'un trou noir nouvellement formé, ce disque alimente le monstre au cœur du tas d'épaves à un taux allant jusqu'à quelques soleils de gaz par seconde.
Avec toute l'énergie et la matière tourbillonnant et se déversant au centre du système, une danse compliquée (et mal comprise) de forces électriques et magnétiques enroule la matière et lance des jets de cette matière vers le haut et loin du noyau, le long de l'axe de rotation. de l'objet central et dans le système environnant. Si ces jets traversent, ils apparaissent comme de brefs projecteurs géants s'éloignant de la collision. Et quand ces projecteurs pointent vers la Terre, nous recevons une impulsion de rayons gamma.
Mais ces jets sont relativement étroits, et tant que vous ne voyez pas le GRB de front, cela ne devrait pas être si dangereux, non? Pas si vite.
Usine de neutrinos
Il s'avère que les jets se forment et s'éloignent du site de la fusion des étoiles à neutrons de manière désordonnée et compliquée. Les nuages de gaz se tordent et s'enchevêtrent les uns sur les autres, et les flux de rayonnement et de matière loin du trou noir central ne viennent pas dans une ligne nette et ordonnée.
Le résultat est un chaos total et destructeur.
Dans la nouvelle étude, deux astrophysiciens ont exploré les détails de ces systèmes après l'événement de collision. Les chercheurs ont porté une attention particulière au comportement des nuages massifs de gaz alors qu'ils trébuchent sur eux-mêmes dans la bousculade alimentée par les jets en fuite..
Parfois, ces nuages de gaz se heurtent les uns aux autres, formant des ondes de choc qui peuvent accélérer et alimenter leurs propres ensembles de rayonnements et de particules à haute énergie, appelés rayons cosmiques. Ces rayons, constitués de protons et d'autres noyaux lourds, obtiennent suffisamment d'énergie pour accélérer à presque la vitesse de la lumière, de sorte qu'ils peuvent fusionner temporairement pour produire des combinaisons exotiques et rares de particules, comme des pions..
Les pions se désintègrent alors rapidement en pluies de neutrinos, de minuscules particules qui inondent l'univers mais n'interagissent pratiquement jamais avec d'autres matières. Et comme ces neutrinos sont produits en dehors de la région étroite du jet qui souffle loin du GRB lui-même, ils peuvent être vus même lorsque nous n'obtenons pas le plein souffle des rayons gamma..
Les neutrinos eux-mêmes sont le signe que des réactions nucléaires féroces et mortelles se produisent plus loin du centre des jets. Nous ne savons pas encore exactement jusqu'où s'étend la zone de danger, mais mieux vaut prévenir que guérir.
Donc, en résumé: ne vous approchez pas d'étoiles à neutrons en collision.
Paul M. Sutter est astrophysicien à Université d'État de l'Ohio, hôte de Demandez à un Spaceman et Radio spatiale, et auteur de Votre place dans l'univers.
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