Environ une fois par jour, le ciel est illuminé par un mystérieux torrent d'énergie. Ces événements - connus sous le nom de sursauts gamma - représentent les explosions les plus puissantes du cosmos, envoyant autant d'énergie en une fraction de seconde que notre Soleil dégagera pendant toute sa durée de vie.
Pourtant, personne n'a jamais assisté directement à un éclatement de rayons gamma. Au lieu de cela, les astronomes doivent étudier leur lumière déclinante.
De nouvelles recherches d'une équipe internationale d'astronomes ont découvert une caractéristique déroutante dans un sursaut de rayons gamma, suggérant que ces objets peuvent se comporter différemment qu'on ne le pensait auparavant.
On pense que ces explosions puissantes sont déclenchées lorsque des étoiles mourantes s'effondrent dans des trous noirs crachant des jets. Bien que cette étape ne dure que quelques minutes, sa rémanence - une émission qui s'estompe lentement et visible à toutes les longueurs d'onde (y compris la lumière visible) - durera de quelques jours à quelques semaines. C'est à partir de cette rémanence que les astronomes tentent méticuleusement de comprendre ces explosions énigmatiques.
L'émission de rémanence se forme lorsque les jets entrent en collision avec le matériau entourant l'étoile mourante. Ils provoquent une onde de choc, se déplaçant à des vitesses élevées, dans laquelle les électrons sont accélérés à des énergies énormes. Cependant, ce processus d'accélération est encore mal connu. La clé est de détecter la polarisation de la rémanence - la fraction des ondes lumineuses qui se déplacent avec un plan de vibration préféré.
"Différentes théories pour l'accélération des électrons et l'émission de lumière dans la rémanence prédisent toutes des niveaux différents de polarisation linéaire, mais toutes les théories s'accordent à dire qu'il ne devrait pas y avoir de polarisation circulaire en lumière visible", a déclaré l'auteur principal Klaas Wiersema dans un communiqué de presse.
«C'est là que nous sommes intervenus: nous avons décidé de tester cela en mesurant soigneusement la polarisation linéaire et circulaire d'une rémanence, du GRB 121024A, détectée par le satellite Swift.»
Et à leur grande surprise, l'équipe a détecté une polarisation circulaire, ce qui signifie que les ondes lumineuses se déplacent ensemble dans un mouvement uniforme et en spirale pendant leur voyage. La salve de rayons gamma était 1000 fois plus polarisée que prévu. «Il s'agit d'un très bel exemple d'observations excluant la plupart des prédictions théoriques existantes», a déclaré Wiersema.
La détection montre que les théories actuelles doivent être réexaminées. Les scientifiques s'attendaient à ce que toute polarisation circulaire soit éliminée. Le rayonnement d'un si grand nombre d'électrons parcourant des milliards d'années-lumière effacerait tout signal. Mais la nouvelle découverte suggère qu'il pourrait y avoir une sorte d'ordre dans la façon dont ces électrons se déplacent.
Bien sûr, la possibilité demeure que cette rémanence particulière était simplement une excentrique et que toutes les rémanences ne se comportent pas comme ça.
Néanmoins, "les chocs extrêmes comme ceux des rémanences GRB sont de grands laboratoires naturels pour pousser notre compréhension de la physique au-delà des domaines qui peuvent être explorés dans les laboratoires", a déclaré Wiersema.
L'article a été publié dans Nature.
