Les rayons gamma, le rayonnement le plus puissant de l'univers

Tout le monde a entendu parler du spectre électromagnétique. C'est une collection de toutes les longueurs d'onde et fréquences de lumière, de la radio et des micro-ondes aux ultraviolets et gamma. La lumière que nous voyons est appelée la partie "visible" du spectre. Le reste des fréquences et des ondes est invisible à nos yeux, mais détectable à l'aide d'instruments spéciaux. 

Les rayons gamma sont la partie la plus énergétique du spectre. Ils ont les longueurs d'onde les plus courtes et les fréquences les plus élevées. Ces caractéristiques les rendent extrêmement dangereux pour la vie, mais ils indiquent également aux astronomes lot sur les objets qui les émettent dans l'univers. Les rayons gamma se produisent sur Terre, créés lorsque les rayons cosmiques frappent notre atmosphère et interagissent avec les molécules de gaz. Ils sont également un sous-produit de la désintégration des éléments radioactifs, en particulier dans les explosions nucléaires et dans les réacteurs nucléaires.

Les rayons gamma ne sont pas toujours une menace mortelle: en médecine, ils sont utilisés pour traiter le cancer (entre autres). Cependant, il existe des sources cosmiques de ces photons tueurs, et pendant longtemps, ils sont restés un mystère pour les astronomes. Ils sont restés ainsi jusqu'à la construction de télescopes capables de détecter et d'étudier ces émissions à haute énergie.

Sources cosmiques de rayons gamma

Aujourd'hui, nous en savons beaucoup plus sur ce rayonnement et d'où il vient dans l'univers. Les astronomes détectent ces rayons à partir d'activités extrêmement énergétiques et d'objets tels que des explosions de supernova, des étoiles à neutrons et des interactions de trous noirs. Celles-ci sont difficiles à étudier en raison des hautes énergies impliquées, elles sont parfois très lumineuses en lumière "visible", et du fait que notre atmosphère nous protège de la plupart des rayons gamma. Pour «voir» ces activités correctement, les astronomes envoient des instruments spécialisés dans l'espace, afin qu'ils puissent «voir» les rayons gamma depuis le haut de la couverture d'air protectrice de la Terre. Orbite de la NASA Rapide satellite et Télescope gamma Fermi sont parmi les instruments que les astronomes utilisent actuellement pour détecter et étudier ce rayonnement.

Rafales de rayons gamma

Au cours des dernières décennies, les astronomes ont détecté des éclats de rayons gamma extrêmement forts en divers points du ciel. Par «long», les astronomes ne signifient que quelques secondes à quelques minutes. Cependant, leurs distances, allant de millions à des milliards d'années-lumière, indiquent que ces objets et événements doivent être très lumineux pour être vus à travers l'univers.. 

Les soi-disant "sursauts gamma" sont les événements les plus énergétiques et les plus brillants jamais enregistrés. Ils peuvent envoyer d'énormes quantités d'énergie en seulement quelques secondes, plus que le Soleil ne dégagera tout au long de son existence. Jusqu'à très récemment, les astronomes ne pouvaient que spéculer sur les causes de ces explosions massives. Cependant, des observations récentes les ont aidés à retrouver les sources de ces événements. Par exemple, le Rapide Le satellite a détecté un sursaut gamma provenant de la naissance d'un trou noir situé à plus de 12 milliards d'années-lumière de la Terre. C'est très tôt dans l'histoire de l'univers. 

Il y a des rafales plus courtes, de moins de deux secondes, qui étaient vraiment un mystère pendant des années. Finalement, les astronomes ont lié ces événements à des activités appelées "kilonovae", qui se produisent lorsque deux étoiles à neutrons ou une étoile à neutrons ou un trou noir fusionnent. Au moment de la fusion, ils émettent de courtes rafales de rayons gamma. Ils peuvent également émettre des ondes gravitationnelles.

L'histoire de l'astronomie gamma

L'astronomie aux rayons gamma a fait ses débuts pendant la guerre froide. Les sursauts gamma (GRB) ont été détectés pour la première fois dans les années Vela flotte de satellites. Au début, les gens craignaient d'être des signes d'une attaque nucléaire. Au cours des décennies suivantes, les astronomes ont commencé à rechercher les sources de ces mystérieuses explosions ponctuelles en recherchant des signaux de lumière optique (lumière visible) et dans les ultraviolets, les rayons X et les signaux. Le lancement du Observatoire des rayons gamma de Compton en 1991, la recherche de sources cosmiques de rayons gamma a atteint de nouveaux sommets. Ses observations ont montré que les GRB se produisent dans tout l'univers et pas nécessairement à l'intérieur de notre propre galaxie de la voie lactée.

Depuis lors, le BeppoSAX observatoire, lancé par l'Agence spatiale italienne, ainsi que le Explorateur de transitoires à haute énergie (lancé par la NASA) ont été utilisés pour détecter les GRB. Agence spatiale européenne INTÉGRAL mission a rejoint la chasse en 2002. Plus récemment, le télescope à rayons gamma Fermi a inspecté le ciel et cartographié les émetteurs de rayons gamma. 

La nécessité d'une détection rapide des GRB est essentielle pour rechercher les événements à haute énergie qui les provoquent. D'une part, les événements à très courte rafale s'éteignent très rapidement, ce qui rend difficile la détermination de la source. Les satellites X peuvent reprendre la chasse (car il y a généralement une éruption de rayons X associée). Pour aider les astronomes à se concentrer rapidement sur une source GRB, le Gamma Ray Bursts Coordinates Network envoie immédiatement des notifications aux scientifiques et aux institutions impliqués dans l'étude de ces explosions. De cette façon, ils peuvent planifier immédiatement des observations de suivi à l'aide d'observatoires optiques, radio et radiologiques basés au sol et dans l'espace..

Au fur et à mesure que les astronomes étudieront davantage ces explosions, ils comprendront mieux les activités très énergétiques qui les provoquent. L'univers est rempli de sources de GRB, donc ce qu'ils apprennent nous en dira plus sur le cosmos à haute énergie. 

Faits rapides

• Les rayons gamma sont le type de rayonnement le plus énergétique connu. Ils sont émis par des objets et des processus très énergétiques dans l'univers. 
• Les rayons gamma peuvent également être créés en laboratoire, et ce type de rayonnement est utilisé dans certaines applications médicales.
• L'astronomie des rayons gamma se fait avec des satellites en orbite qui peuvent les détecter sans interférence de l'atmosphère terrestre.