Première détection d’ondes radio polarisées dans les jets provenant d’un sursaut de rayons gamma
La première lumière polarisée provenant d’une explosion/ d’un sursaut de rayons gamma à 7 milliards d’années-lumière aide les astronomes à mieux comprendre l’effondrement des étoiles et autres phénomènes qui provoquent une forte décharge d’énergie. Provenant du rayonnement gamma désigné GRB 190114C dans la constellation du Fourneau, la lumière plus brillante qu’un milliard de soleils provenait de jets massifs de plasma traversant de puissants champs magnétiques.
Image d’entête : Illustration de la façon dont le sursaut de rayon gamma se modifie avec le temps. (Kitty Yeung)
Les rafales de rayons gamma sont des événements extrêmement rares qui, jusqu’à présent, n’ont été observés que dans des galaxies situées à des milliards d’années-lumière. Ce sont les phénomènes électromagnétiques les plus brillants que l’on connaisse, éclipsant des galaxies entières au cours de leur brève vie, allant de quelques millisecondes à quelques heures. Elles sont généralement causées par l’effondrement d’une étoile supermassive en une étoile à neutrons ou un trou noir, qui produit une énorme explosion nucléaire. Ce faisant, ils forment d’énormes jets au niveau de leur axe de rotation et produisent les explosions titanesques de rayons gamma qui se propagent dans l’espace.
Selon une équipe internationale de scientifiques dirigée par Tanmoy Laskar, chercheur à l’université de Bath (Royaume-Uni), on sait très peu de choses sur ces jets, de sorte que GRB 190114C a suscité un grand intérêt. Il a été découvert le 19 janvier 2019 par le satellite Swift de la NASA alors que le rayon gamma fit irruption. Par la suite, son examen par le télescope Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) au Chili et le radiotélescope Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique a confirmé son emplacement, sa nature et le fait remarquable qu’il transmet des signaux radio polarisés.
Représentation artistique de la sonde Swift avec un sursaut de rayons gamma à l’arrière-plan. (NASA/ Spectrum Astro)
C’est important parce que les astronomes ont émis l’hypothèse que les jets associés aux explosions sont retenus ensemble par des champs magnétiques cosmiques, tout comme le plasma à l’intérieur d’un réacteur à fusion. En savoir plus sur ces champs magnétiques révélerait beaucoup de choses sur les sursauts de rayons gamma, et l’une des propriétés chanceuses des champs magnétiques est qu’ils polarisent la lumière selon un axe linéaire. Comme la taille des parties d’un champ magnétique influe sur la quantité de polarisation, il est donc possible de mesurer l’intensité et la structure du champ magnétique.
Illustration des mesures de la lumière polarisée dans la rémanence d’un sursaut de rayon gamma indiquant de la présence d’un champ magnétique stable à grande échelle. (NASA/ Goddard Space Flight Center/ S. Wiessinger)
L’équipe a découvert que les signaux radio de GRB 190114C étaient polarisés de 0,8 %, ce qui signifie que le champ magnétique était constitué de zones correspondant à la taille de notre système solaire. Cela a été corroboré par des recoupements avec des données similaires provenant des spectres des rayons X et de la lumière visible, montrant que la polarisation provenait du jet et non de l’environnement immédiat.
Selon M. Laskar :
Cette mesure ouvre une nouvelle fenêtre sur la science des sursauts de rayons gamma et l’étude des jets astrophysiques énergétiques. Nous aimerions savoir si le faible niveau de polarisation mesuré dans cet événement est caractéristique de toutes les salves de rayons gamma et, dans l’affirmative, ce que cela pourrait nous apprendre sur les structures magnétiques des jets de salves de rayons gamma et le rôle des champs magnétiques dans l’alimentation des jets dans l’univers.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters et présentée sur le site de l’université Northwestern : Astronomers uncover first polarized radio signals from gamma-ray burst.