Impression d'artiste d'un éclat de rayons gamma explosant près de la Terre. Cliquez pour agrandir.
Nous vivons dans un univers dangereux. Ajoutez maintenant des sursauts gamma à la liste - ces explosions les plus puissantes de l'Univers. Même 10 secondes de rayonnement d'un de ces événements seraient un revers mortel à la vie sur Terre. Avant de commencer à chercher une autre planète pour vivre, le Dr Andrew Levan de l'Université du Hertforshire est là pour expliquer les probabilités d'une explosion à proximité. Il semble que les chances soient en notre faveur.
Écoutez l'interview: Nous sommes à l'abri des éclats de rayons gamma (6,0 Mo)
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Fraser Cain: Maintenant, je veux savoir à quel point je suis à l'abri des sursauts gamma, mais pouvez-vous d'abord expliquer à l'exploitante quelles sont ces explosions?
Dr Andrew Levan: Les sursauts gamma étaient vraiment un mystère pendant une grande partie des 30 dernières années. Ils ont été découverts pour la première fois en 1967 par des satellites qui ont été lancés pour rechercher des preuves d'essais nucléaires en cours dans l'espace. Donc, dans les années 1960, il y avait de l'inquiétude des deux côtés - les Russes et les Américains - nous craignons que la partie adverse puisse tester des armes nucléaires quelque part dans l'espace. Et donc il y avait un traité d'interdiction des tests qui l'interdisait, puis divers satellites ont été lancés pour pouvoir détecter la signature de ces tests. Et ces tests auraient donné une signature qui aurait été une rafale de rayons gamma. Et donc les satellites ont été lancés pour rechercher cela. Ils n'ont jamais vu de rayons gamma lors des essais nucléaires, mais ils ont trouvé ces explosions très brillantes qui ne se produisaient nulle part dans le système solaire. Pas associé à tout ce qui se passait qui était évident; pas vraiment la Lune ou l'une des planètes ou quelque chose comme ça. Ce sont donc les premiers sursauts de rayons gamma découverts.
Pendant la plupart des 20 ou 30 prochaines années, c'était vraiment tout ce que nous savions à leur sujet; ces étranges éclairs inexpliqués de rayonnement de haute énergie. Il s'agit de lumière dont les longueurs d'onde sont beaucoup plus courtes que les rayons X que les images médicales utilisent. Et ils étaient très difficiles à cause de cela pour les identifier. Nous ne savions donc vraiment pas où ils se trouvaient, s'ils étaient près de nous ou s'ils étaient loin. Et puis à la fin des années 1990, nous avons finalement réussi à déterminer leur origine par les émissions optiques, par la lumière normale, et cela a montré qu'il s'agissait d'incroyables explosions lumineuses qui se produisent dans l'Univers lointain, alors vous parlez de ne regarder que quelques centaines de millions d'années après le Big Bang - 95% du chemin à travers l'âge de l'Univers.
Et donc, c'était en quelque sorte la première percée. Et puis au cours des prochaines années, on s'est rendu compte que ces sursauts gamma étaient en fait causés par l'effondrement d'une étoile très massive. Donc, quand vous parlez très massivement, vous parlez en réalité 20 à 30 fois plus lourd que le Soleil. Et ce qui se passe avec ces étoiles, c'est qu'elles brûlent ou fusionnent l'hydrogène en éléments plus lourds au niveau de leur cœur. Et finalement, ce processus s'arrête, ils tombent en eux-mêmes, forment un trou noir, et c'est ce processus qui crée une explosion de rayons gamma.
Fraser: Cela ressemble beaucoup au processus d'une explosion de supernova. Alors, quelle est la différence?
Dr Levan: Eh bien, en effet, de nombreux sursauts gamma sont des explosions de supernova. Ils ne sont donc qu'un sous-ensemble de supernova. Les supernova se produisent lorsque des étoiles plus massives que 8 fois la masse du soleil manquent de combustible nucléaire et s'effondrent, mais la plupart du temps, elles forment une étoile à neutrons plutôt qu'un trou noir. Maintenant, une étoile à neutrons est un objet légèrement moins extrême, mais il est toujours très extrême. Et c'est donc plus ou moins la masse du Soleil, mais s'est effondré dans une région de seulement 10 miles de diamètre. Mais ce qui se passe là-bas, c'est que vous obtenez en réalité beaucoup moins d'énergie. Et donc lorsque vous avez ces étoiles très massives qui deviennent des sursauts de rayons gamma, l'énergie de ces rayons gamma est lancée dans un jet. Donc, c'est comme si un tuyau était pointé droit sur vous, et il sort essentiellement des pôles de l'étoile à chaque extrémité. Il illumine le ciel comme une source très lumineuse. Mais il n'éclaire peut-être que quelques pour cent du ciel. Et c'est là que les rayons gamma sont émis, et c'est ce qui fait éclater un rayon gamma. Et seuls quelques types de supernova sont ceux qui créent à la fois les trous noirs et les conditions nécessaires pour créer un jet sont celles qui créent l'éclatement des rayons gamma. Et puis les sursauts gamma sont beaucoup plus lumineux que les supernovae normales que nous voyons.
Fraser: Et être à proximité, c'est un endroit assez dangereux. Dans quelle mesure est-il risqué et à quelle distance se trouve la sphère de destruction?
Dr Levan: Les gens parlent des supernovae et ils disent que les sursauts gamma sont dangereux pour la Terre. Pour une supernova, elle doit vraiment être très proche; elle doit se situer à environ 10 parsecs de nous (ou 30 années-lumière). Il n'y a vraiment pas beaucoup d'étoiles là-dedans. Maintenant, avec des sursauts gamma, il est tellement plus lumineux qu'il pourrait être à 30 ou 40 000 années-lumière de nous. C'est donc à mi-chemin à travers la galaxie. Si quelqu'un partait au centre de la galaxie et a touché la Terre, alors ce serait une chose incroyablement dangereuse pour nous. Parce que ce qui se passerait, c'est que le rayonnement de haute énergie qui nous frapperait ioniserait la haute atmosphère et créerait beaucoup de nouveaux oxydes d'azote, assez désagréables, qui créeraient des pluies acides. Il détruirait la couche d'ozone et, en même temps, il couvrirait le côté de la Terre lui faisant face avec une dose incroyablement élevée de rayonnement ultraviolet.
Fraser: Si l'un d'eux se déclenche dans votre galaxie, c'est un énorme revers pour la vie. Je ne peux pas imaginer beaucoup de choses qui pourraient résister à cela, à part la vie microbienne souterraine.
Dr Levan: Oui, absolument, c'est vraiment le cas. L'impact pour nous est que vous auriez la situation plutôt paradoxale que les oxydes d'azote qui ont été créés dans l'atmosphère pourraient en fait bloquer la lumière optique, donc vous auriez un refroidissement global. Vous auriez des problèmes avec la photosynthèse des plantes et des trucs comme ça. Mais en même temps, parce que la couche d'ozone est détruite, vous auriez un flux élevé de lumière ultraviolette qui serait vraiment préjudiciable à toute vie qui la rencontrerait. Et donc cela affecterait considérablement le processus d'évolution. Il est très peu probable qu'il nous soit possible d'évoluer suffisamment pour vivre.
Fraser: Les scientifiques pensent-ils que cela est responsable de certains événements d'extinction dans le passé?
Dr Levan: Il y a eu beaucoup de discussions à ce sujet. De toute évidence, l'extinction dont on parle le plus est celle des dinosaures et beaucoup de gens croient maintenant que c'était probablement un astéroïde frappé de l'extérieur de la Terre ou quelque chose comme ça. Il y a certainement eu un événement d'extinction il y a environ 400 millions d'années dont les gens ont dit qu'il était peut-être dû à un éclatement de rayons gamma. De toute évidence, il est très incertain lorsque vous regardez en arrière et que vous essayez de parcourir les archives fossiles, mais il est certain que les sursauts gamma ont été évoqués en raison du fait qu'ils sont moins courants que la supernova, ils peuvent vous affecter sur une si grande taille le volume de la Terre dont les gens ont parlé d'extinctions passées étant dû à des sursauts gamma.
Fraser: D'accord, maintenant on m'a promis de bonnes nouvelles. Poser sur moi.
Dr Levan: Ce que nous avons fait, c'est étudier beaucoup de ces salves, environ 40 d'entre elles. Maintenant, ce sont des sursauts gamma que vous pouvez vous détendre, ils sont si loin qu'ils sont en fait difficiles à voir, même avec les plus grands télescopes du monde. Mais ce que nous pouvons étudier d'eux, c'est le type de galaxie dans laquelle elles se produisent. Et donc la Voie lactée, qui est notre galaxie, est appelée une grande spirale de conception. C’est une très grande galaxie très massive. Maintenant, quand vous regardez les types de galaxies dans lesquelles elles ont tendance à se produire, vous constatez qu'elles se trouvent toujours dans ces petites galaxies très désordonnées et très irrégulières qui ont une masse très faible, qui sont très différentes de la Voie Lactée. Et la raison en est que la Voie lactée a beaucoup de ce que nous appelons des métaux. Maintenant, lorsque les astronomes parlent de métaux, nous ne voulons pas vraiment dire des choses comme l'aluminium ou le fer, ou des choses comme ça. Nous voulons vraiment dire quelque chose de plus lourd que l'hydrogène ou l'hélium. Et donc pour avoir la vie, il faut avoir du carbone et de l'oxygène et des choses comme ça qui sont très rares dans les petites galaxies qui ont des sursauts gamma. Et donc ce que vous réalisez quand vous le regardez, c'est que les petites galaxies sont vitales pour créer des sursauts gamma parce que ce dont vous avez besoin est essentiellement des étoiles très massives qui forment des trous noirs, et il est beaucoup plus facile de le faire dans ces petites galaxies qui ont très peu les métaux. Et ce que cela signifie essentiellement, c'est que bien que nous ayons eu cela dans le passé, les sursauts gamma ne se produisent tout simplement pas dans des galaxies comme la nôtre.
Fraser: Je sais que certaines recherches récentes nous montrent des régions de formation d'étoiles dans les galaxies satellites proches de la Voie lactée qui construisent des étoiles qui sont 50 à 80 fois la masse du Soleil, tout comme ces bons candidats ou y a-t-il quelque chose à propos de la des éléments plus lourds?
Dr Levan: Oui, donc il y a quelque chose de très spécifique concernant les éléments plus lourds. Lorsque vous avez des éléments plus lourds dans une étoile, cela affecte en fait l'évolution de l'étoile de manière très fondamentale. Et donc ce qui se passe, c'est que ces éléments lourds ont ce que nous appelons des vents stellaires; vents stellaires assez forts. Et ce que cela signifie, c'est qu'ils repoussent tout le matériel qui est en dehors d'eux. Donc, bien qu'ils commencent leur vie comme des étoiles très massives, au moment où ils terminent leur vie, ils ont en fait perdu une grande partie de cette masse qu'ils ne sont plus assez massifs pour former des trous noirs. Et donc ils forment en fait ces étoiles à neutrons comme des supernovae normales. Il ne fait donc aucun doute que ces étoiles massives que vous voyez et les régions de formation d'étoiles massives que vous voyez vont former des supernovae, car elles sont beaucoup plus éloignées, elles ne représentent aucune menace pour nous. Et à cause de leurs vents stellaires, ils perdront tellement de leur masse qu'ils ne pourront pas faire de trous noirs et donc ils ne pourront pas faire des sursauts gamma.
Fraser: Étant donné que tous les sursauts gamma ont été vus à travers l'Univers, est-ce presque comme une fonction de l'âge - en regardant plus loin, vous regardez en arrière dans le temps. Nous avions l'habitude d'avoir des sursauts gamma, mais ils ne se produisent tout simplement plus.
Dr Levan: Oui, très bien. Évidemment, à mesure que les étoiles évoluent, vous créez votre première génération d'étoiles. Tous les métaux, tous les atomes que vous voyez autour de vous, dans votre corps, dans le bâtiment, et tout comme ça, sont fabriqués à partir d'explosions de supernova dans le passé. Ils enrichissent tout autour d'eux, puis il y a une autre génération d'étoiles qui sont faites à partir de ça, et ainsi de suite. Et donc quand vous regardez en arrière dans l'Univers, il y avait moins de ces métaux autour, et moins de ces éléments lourds, et donc le premier Univers est un endroit beaucoup plus prometteur pour rechercher des sursauts gamma que l'Univers tel que nous le voyons maintenant où seuls les sursauts gamma se produisent dans les petites galaxies où il n'y a pas eu autant de formation d'étoiles depuis aussi longtemps que dans la Voie lactée.
