Devriez-vous vous inquiéter des éclats de rayons gamma?

De toutes les catastrophes cosmiques qui pourraient affecter notre planète, une attaque par le rayonnement d'un sursaut gamma est certainement l'une des plus extrêmes. Les GRB, comme on les appelle, sont des événements puissants qui libèrent d'énormes quantités de rayons gamma. Ce sont parmi les radiations les plus mortelles connues. Si une personne se trouvait à proximité d'un objet produisant des rayons gamma, elle serait frite en un instant. Certes, un sursaut gamma pourrait affecter l'ADN de la vie, causant des dommages génétiques longtemps après la fin du sursaut. Si une telle chose s'était produite dans l'histoire de la Terre, elle aurait bien pu modifier l'évolution de la vie sur notre planète.

Si un éclat de rayons gamma frappait la Terre, ces régions de la planète verraient un niveau supérieur à la normale à l'ADN sur les planètes, les animaux et les humains. Studio de visualisation scientifique NASA / Goddard Space Flight Center http://svs.gsfc.nasa.gov/3149

La bonne nouvelle est que la Terre dynamitée par un GRB est un événement assez improbable. C'est parce que ces éclats se produisent si loin que les chances d'être blessés par l'un sont assez faibles. Pourtant, ce sont des événements fascinants qui attirent l'attention des astronomes chaque fois qu'ils se produisent. 

Que sont les sursauts gamma? 

Les sursauts gamma sont des explosions géantes dans des galaxies éloignées qui envoient des essaims de rayons gamma puissamment énergétiques. Les étoiles, les supernovae et d'autres objets dans l'espace rayonnent leur énergie sous diverses formes de lumière, y compris la lumière visible, les rayons X, les rayons gamma, les ondes radio et les neutrinos, pour n'en nommer que quelques-uns. Les sursauts gamma concentrent leur énergie sur une longueur d'onde spécifique. En conséquence, ce sont certains des événements les plus puissants de l'univers, et les explosions qui les créent sont également très brillantes en lumière visible..

Cette carte montre les emplacements de mille bursters à rayons gamma dans le ciel. Presque tout s'est produit dans des galaxies éloignées. NASA / Swift

L'anatomie d'un éclat de rayons gamma

Qu'est-ce qui cause les GRB? Pendant longtemps, ils sont restés assez mystérieux. Ils sont si brillants qu'au début, les gens pensaient qu'ils pouvaient être très proches. Il s'avère maintenant que beaucoup sont très éloignés, ce qui signifie que leurs énergies sont assez élevées.

Les astronomes savent maintenant qu'il faut quelque chose de très étrange et massif pour créer l'une de ces explosions. Ils peuvent se produire lorsque deux objets hautement magnétisés, comme des trous noirs ou des étoiles à neutrons, entrent en collision, leurs champs magnétiques se rejoignent. Cette action crée d'énormes jets qui concentrent les particules énergétiques et les photons sortant de la collision. Les jets s'étendent sur de nombreuses années-lumière de l'espace. Pensez-y comme Star Trek-comme des éclats de phaser, seulement beaucoup plus puissants et atteignant une échelle presque cosmique. 

Une illustration d'un éclat de rayons gamma impliquant un trou noir et un jet de matière traversant l'espace. NASA

L'énergie d'un sursaut gamma est focalisée le long d'un faisceau étroit. Les astronomes disent qu'il est "collimaté". Lorsqu'une étoile supermassive s'effondre, elle peut créer un éclat de longue durée. La collision de deux trous noirs ou étoiles à neutrons crée des salves de courte durée. Curieusement, les rafales de courte durée peuvent être moins collimatées ou, dans certains cas, pas très concentrées du tout. Les astronomes travaillent toujours pour comprendre pourquoi cela pourrait être. 

Pourquoi nous voyons des GRB 

La collimation de l'énergie de l'explosion signifie qu'une grande partie de celle-ci se concentre dans un faisceau étroit. Si la Terre se trouve le long de la ligne de visée de l'explosion focalisée, les instruments détectent immédiatement le GRB. Il produit également une vive explosion de lumière visible. Un GRB de longue durée (qui dure plus de deux secondes) peut produire (et concentrer) la même quantité d'énergie qui serait créée si 0,05% du Soleil était instantanément transformé en énergie. Maintenant, c'est une énorme explosion!

Comprendre l'immensité de ce type d'énergie est difficile. Mais, lorsque cette quantité d'énergie est rayonnée directement à mi-chemin à travers l'univers, elle peut être visible à l'œil nu ici sur Terre. Heureusement, la plupart des GRB ne sont pas si proches de nous.

À quelle fréquence surviennent les sursauts gamma?

En général, les astronomes détectent environ une rafale par jour. Cependant, ils ne détectent que ceux qui rayonnent leur rayonnement dans la direction générale de la Terre. Ainsi, les astronomes ne voient probablement qu'un faible pourcentage du nombre total de GRB qui se produisent dans l'univers.

Cela soulève des questions sur la façon dont les GRB (et les objets qui les provoquent) sont distribués dans l'espace. Ils dépendent fortement de la densité des régions de formation d'étoiles, ainsi que de l'âge de la galaxie impliquée (et peut-être aussi d'autres facteurs). Bien que la plupart semblent se produire dans des galaxies éloignées, elles pourraient se produire dans des galaxies proches, ou même dans la nôtre. Les GRB dans la Voie Lactée semblent cependant assez rares.

Une vie avec effet d'éclatement des rayons gamma sur Terre?

Les estimations actuelles indiquent qu'une explosion de rayons gamma se produira dans notre galaxie, ou dans une galaxie voisine, environ une fois tous les cinq millions d'années. Cependant, il est fort probable que le rayonnement n'aurait pas d'impact sur la Terre. Cela doit se produire assez près de nous pour que cela ait un effet.

Tout dépend de la diffusion. Même les objets très proches d'un sursaut gamma peuvent ne pas être affectés s'ils ne se trouvent pas sur le trajet du faisceau. Cependant, si un objet est sur le chemin, les résultats peuvent être dévastateurs. Il existe des preuves qui suggèrent qu'un GRB quelque peu proche aurait pu se produire il y a environ 450 millions d'années, ce qui aurait pu conduire à une extinction massive. Cependant, les preuves de cela sont encore sommaires.

Debout sur le chemin du faisceau

Un éclat de rayons gamma à proximité, rayonné directement sur la Terre, est assez improbable. Cependant, si l'un d'eux se produisait, la quantité de dégâts dépendrait de la proximité de l'éclatement. En supposant que l'un se produise dans la galaxie de la Voie lactée, mais très loin de notre système solaire, les choses pourraient ne pas être trop mauvaises. Si cela se produit relativement à proximité, cela dépend de la quantité de faisceau que la Terre intersecte.

Avec les rayons gamma rayonnés directement sur la Terre, le rayonnement détruirait une partie importante de notre atmosphère, en particulier la couche d'ozone. Les photons provenant de l'éclatement provoqueraient des réactions chimiques conduisant au smog photochimique. Cela appauvrirait davantage notre protection contre les rayons cosmiques. Ensuite, il y a les doses mortelles de rayonnement que la vie en surface subirait. Le résultat final serait des extinctions massives de la plupart des espèces de la vie sur notre planète.

Heureusement, la probabilité statistique d'un tel événement est faible. La Terre semble être dans une région de la galaxie où les étoiles supermassives sont rares et où les systèmes d'objets compacts binaires ne sont pas dangereusement proches. Même si un GRB s'est produit dans notre galaxie, la probabilité qu'il soit dirigé directement sur nous est assez rare.

Ainsi, alors que les GRB sont parmi les événements les plus puissants de l'univers, avec le pouvoir de dévaster la vie sur toutes les planètes sur son chemin, nous sommes généralement très en sécurité.

Les astronomes observent des GRB avec des engins spatiaux en orbite, comme la mission FERMI. Il suit tous les rayons gamma émis par des sources cosmiques, à la fois à l'intérieur de notre galaxie et dans des zones lointaines de l'espace. Il sert également comme une sorte d '"alerte précoce" des rafales entrantes et mesure leur intensité et leur emplacement.

Voici à quoi ressemble le ciel gamma vu par le télescope Fermi de la NASA. Toutes les sources lumineuses émettent des rayons gamma à des intensités supérieures à 1 GeV (giga-électron-volt). Crédit: collaboration NASA / DOE / Fermi LAT

Édité et mis à jour par Carolyn Collins Petersen.