Plus d’observations de GRB 090423, l’objet connu le plus éloigné de l’univers
Sursauts gamma 000131 – 090423
Le sursaut gamma (GRB) 090423 est observé pendant 10 secondes, l’objet le plus éloigné de tout type et aussi le plus ancien objet connu de l’univers
Sursauts gamma
Plus d’observations de GRB 090423, l’objet connu le plus éloigné de l’univers
Cette image montre la rémanence de GRB 090423 (source rouge au centre) et a été créée à partir d’images prises dans les filtres z, Y et J de Gemini-South et VLT
Le 23 avril 2009, le satellite Swift a détecté un sursaut gamma et, comme nous l’avons signalé en avril , les scientifiques ont rapidement réalisé qu’il se trouvait à plus de 13 milliards d’années-lumière de la Terre. GRB 090423 s’est produit 630 millions d’années après le Big Bang, alors que l’Univers n’avait que 4 % de son âge actuel de 13,7 milliards d’années. Maintenant, les observations continues du GRB par des astronomes du monde entier ont fourni plus d’informations sur cet événement dramatique et ancien : le GRB n’est pas venu d’une étoile monstre, mais il a produit une explosion assez importante.
Plusieurs des plus grands télescopes du monde se sont tournés vers la région du ciel dans les minutes et les heures qui ont suivi l’annonce par Swift de la détection du GRB, et ont pu localiser la faible rémanence du GRB. Une analyse détaillée a révélé que la rémanence n’était visible qu’en lumière infrarouge et non en optique normale. C’était l’indice que l’éclatement venait d’une très grande distance. Le radiotélescope Very Large Array a d’abord cherché l’objet le lendemain de la découverte, a détecté les premières ondes radio de l’explosion une semaine plus tard, puis a enregistré des changements dans l’objet jusqu’à ce qu’il disparaisse de la vue plus de deux mois plus tard.
Les astronomes ont pensé que les toutes premières étoiles de l’Univers pourraient être très différentes – plus brillantes, plus chaudes et plus massives – de celles qui se sont formées plus tard. « Cette explosion offre un regard sans précédent sur une époque où l’Univers était très jeune et subissait également des changements radicaux. L’obscurité cosmique primitive était percée par la lumière des premières étoiles et les premières galaxies commençaient à se former. L’étoile qui a explosé lors de cet événement faisait partie de l’une de ces premières générations d’étoiles », a déclaré Dale Frail de l’Observatoire national de radioastronomie.
Universe Today s’est entretenu avec Edo Berger avec le télescope Gemini peu de temps après la détection du GRB, et il a déclaré que l’éclatement lui-même n’était pas si inhabituel. Mais même cela peut transmettre beaucoup d’informations. « Cela pourrait signifier que même ces premières générations d’étoiles sont très similaires aux étoiles de l’univers local, que lorsqu’elles meurent, elles semblent produire des types similaires de sursauts gamma, mais il est peut-être un peu tôt pour spéculer. »
« Cela s’est passé il y a un peu plus de 13 milliards d’années », a déclaré Berger. «Nous avons essentiellement été en mesure de trouver des sursauts gamma dans tout l’Univers. Les plus proches ne sont qu’à environ 100 millions d’années-lumière, et la plus éloignée est à 13 milliards d’années-lumière, il semble donc qu’elles peuplent tout l’univers. Celui-ci le plus éloigné démontre pour la première fois que des étoiles massives existent à ces décalages vers le rouge très élevés. C’est quelque chose que les gens soupçonnaient depuis longtemps, mais il n’y avait aucune preuve observationnelle directe. C’est donc l’un des résultats intéressants de cette observation.
Les scientifiques ont conclu que l’explosion était plus énergique que la plupart des GRB, mais n’était certainement pas la plus énergique jamais détectée. L’explosion était presque sphérique et s’est étendue en un milieu gazeux ténu et relativement uniforme entourant l’étoile. « Il est important d’étudier ces explosions avec de nombreux types de télescopes. Notre équipe de recherche a combiné les données du VLA avec les données des télescopes à rayons X et infrarouges pour reconstituer certaines des conditions physiques de l’explosion », a déclaré Derek Fox de l’Université d’État de Pennsylvanie. « Le résultat est un regard unique sur l’Univers très primitif que nous n’aurions pas pu obtenir autrement », a-t-il ajouté.
Sursauts gamma – Une étoile a explosé seulement 625 millions d’années après le Big Bang, mais le rayonnement de cet événement n’a atteint la Terre qu’au printemps dernier. Ce sursaut gamma a été nommé GRB 090423. C’est l’objet astronomique le plus éloigné jamais découvert. Jochen Greiner et ses collègues de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre à Garching étudient ces « étincelles d’allumage » cosmiques à la frontière de l’espace et du temps.
Cela a dû être une catastrophe violente. Quelque part dans l’univers primitif, une étoile a explosé – un poids lourd avec plusieurs fois la masse de notre Soleil. Au cours de cette détonation, en moins de dix secondes, autant d’énergie a été libérée que le Soleil en a produit pendant toute sa durée de vie de 10 milliards d’années. Le signal de rayonnement s’est propagé loin du site de cet enfer à la vitesse de la lumière. Après avoir voyagé pendant 13 milliards d’années, le flash est finalement arrivé près de la Terre : le 23 avril 2009, il a éclaté dans la constellation du Lion – les astronomes ont observé ce qu’on appelle un sursaut gamma, GRB 090423.
Le premier flash de ce type a été enregistré il y a plus de 40 ans. Le 2 juillet 1967, les satellites d’espionnage américains Vela ont détecté des rayons gamma qui ne pouvaient pas provenir d’essais secrets d’armes nucléaires en surface que les espions en orbite surveillaient. Les mesures qu’ils ont enregistrées n’ont été publiées qu’en 1973 – avec la conclusion que ces signaux devaient provenir des profondeurs de l’univers. Dans les années qui ont suivi, les scientifiques ont étudié le phénomène des sursauts gamma avec des instruments conçus spécifiquement à cet effet.
De 1991 jusqu’à son crash contrôlé neuf ans plus tard, l’ observatoire spatial de Compton a enregistré environ 2 000 flashs de rayons gamma. Les scientifiques ont appris que les sursauts gamma sont distribués de manière aléatoire et arrivent de toutes les directions sans sites d’origine prédominants reconnaissables dans le ciel.
Les sursauts gamma, signes d’une bataille intergalactique ?
Que se passe-t-il dans l’espace ? Serait-ce la « guerre des étoiles » ? Est-ce la détonation des bombes des civilisations hautement développées ? La distance jusqu’aux sites des sursauts gamma a longtemps fait l’objet d’une grande controverse. Il est maintenant devenu clair que les sursauts viennent de très loin, à des distances de milliards d’années-lumière. Un mécanisme doit donc être trouvé pour expliquer l’immense génération d’énergie, telle que la conversion de la masse en rayonnement avec une efficacité incroyablement élevée. Au fil des ans, les astrophysiciens ont avancé au moins 150 théories différentes – dont la plupart ont depuis été rejetées.
Le problème est encore compliqué par deux sous-classes qui ont été découvertes grâce aux mesures de Compton : les sursauts gamma d’une courte durée de moins d’une à deux secondes, et ceux qui durent généralement entre dix et cent secondes. Les événements courts sont peut-être créés lors de la fusion de deux étoiles à neutrons qui étaient en orbite l’une autour de l’autre depuis un certain temps; alternativement, une telle étoile résiduelle pourrait avoir un partenaire encore plus compact – un trou noir dont elle ne peut résister à la force d’attraction, plongeant finalement dans son puits gravitationnel.
Les sursauts gamma longs constituent de loin la plus grande population. Dans le scénario actuellement accepté, ils surviennent lorsqu’une étoile très massive s’effondre à la fin de son évolution, après que le combustible pour la fusion nucléaire dans son cœur s’est épuisé et que le réacteur s’est effondré. À mesure que la pression de rayonnement de l’intérieur diminue, la gravité l’emporte et l’étoile se contracte. Enfin, les électrons et les protons sont si étroitement comprimés qu’ils fusionnent pour former des neutrons. Cela réduit encore plus la pression dans le noyau et finalement l’étoile entière s’effondre. La densité centrale atteint alors celle d’un noyau atomique – environ 100 millions de tonnes par centimètre cube.
Des fragments d’étoile disparaissent derrière l’horizon des événements
Les scientifiques ne savent toujours pas exactement comment l’arrivée à cette limite de densité transforme l’implosion en explosion. L’onde de choc qui se forme au niveau de ce « mur » apparaît insuffisante : les neutrinos – particules élémentaires électriquement neutres qui interagissent peu avec les autres particules – jouent un rôle, tout comme la rotation stellaire qui s’accélère lors de l’effondrement et canalise le flux de matière qui s’effondre dans un disque à rotation rapide. De plus, un jet se déplaçant presque à la vitesse de la lumière est éjecté des deux régions polaires de l’étoile effondrée. Au sein de ce jet de plasma, des ondes de choc sont formées par des collisions de particules plus rapides avec des particules plus lentes, et celles-ci, à leur tour, génèrent des rayons gamma. Plus profondément à l’intérieur, les restes de l’étoile qui s’effondre disparaissent derrière l’horizon des événements d’un avaleur de masse cosmique : un trou noir est né.
Les astrophysiciens travaillent sur les détails théoriques de ce scénario. Qu’est-ce qui fait que le gaz s’écoule dans un objet compact central à grande vitesse et convertit ainsi son environnement en une source de lumière à haute énergie et de jets de plasma ? Si vous voulez comprendre cela, il n’y a qu’une chose à faire : garder un œil attentif sur la nature pendant un tel processus. C’est là que les sursauts gamma offrent un point de départ idéal, car ils représentent les messagers les plus directs d’événements cosmiques aussi spectaculaires.
Il existe deux voies pratiques de progrès : Les rayons gamma du sursaut peuvent être mesurés directement afin d’en déduire la source et le mécanisme d’émission à partir de son profil temporel et de son spectre d’énergie. Alternativement, on peut observer la rémanence de l’éruption dans le spectre des rayons X, ainsi que dans les spectres visible et infrarouge.
La phase de sursaut gamma rapide est mesurée à travers les yeux gamma des satellites Swift, INTEGRAL et Fermi ; la rémanence est enregistrée à des longueurs d’onde inférieures par des instruments, y compris ceux à bord de Swift, ainsi que l’ instrument GROND du télescope de 2,2 mètres de la Max Planck Society à La Silla dans les Andes chiliennes. GROND a été entièrement développé à l’Institut Max Planck de physique extraterrestre, et les détecteurs de l’un des instruments embarqués de Fermi ont été fournis par les membres du groupe d’astrophysique des hautes énergies de cet institut.
Swift a été lancé dans l’espace en novembre 2004 et a depuis utilisé plusieurs télescopes pour surveiller le ciel à la recherche de sursauts gamma. Ses mesures peuvent également détecter les rémanences des sursauts gamma. Les scientifiques ne l’ont découvert qu’en 1997, avec le satellite italien BeppoSax – 30 ans après l’enregistrement fortuit du premier sursaut de ce type. On pense que cette rémanence résulte de l’interaction du front d’explosion vers l’extérieur de l’étoile avec la matière environnante et peut être observée pendant des heures ou des jours dans une large gamme de longueurs d’onde, des rayons X, ultraviolets et optiques aux ondes radio.
Moins d’une minute après la détection d’un nouveau sursaut gamma, Swift peut orienter son télescope à rayons X vers la direction déterminée dans le ciel. À partir de mesures effectuées au début de la mission, les scientifiques ont été surpris par les variations de l’intensité de cette lueur X : « Au lieu de la décroissance exponentielle attendue, nous constatons une décroissance beaucoup plus prononcée au cours des premières minutes. Durant les premières heures, l’émission atteint souvent une phase d’intensité constante. Parfois, il s’embrase à nouveau pendant environ une demi-heure, au cours de laquelle la luminosité des rayons X change d’un facteur allant jusqu’à 100 », explique Jochen Greiner de l’Institut Max Planck de physique extraterrestre. Alors que la cause de la phase de plateau n’est pas connue, Greiner et ses collègues prennent le torchage soudain comme un signe d’interactions au sein du nuage d’explosion.
La lumière est partagée : Connu sous le nom de Fermi (à l’origine GLAST pour Gamma-ray Large Area Space Telescope) , l’observatoire de rayons gamma le plus puissant à ce jour est arrivé à son poste d’observation sur son orbite terrestre en juillet 2008. A son bord, le télescope principal LAT (Large Area Telescope) et le GLAST Burst Monitor (GBM) avec ses 14 détecteurs partagent la lumière gamma incidente.
LAT balaye le spectre des rayons gamma à des énergies élevées comprises entre 20 méga-électronvolts et 300 giga-électronvolts. Les détecteurs GBM développés au Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, quant à eux, surveillent le rayonnement à des énergies inférieures comprises entre 15 kilo-électronvolts et 1 méga-électronvolt, et entre 150 kilo-électronvolts et 30 méga-électronvolts, respectivement, pour ses deux types de détecteurs différents. Le moniteur de rayons gamma a un champ de vision omnidirectionnel et déclenche une alarme dès qu’il détecte un sursaut de rayons gamma. Le satellite avec son instrument principal se tourne alors vers la direction estimée à partir des données GBM .
La détection des rayons gamma avec le LATfonctionne différemment qu’avec un télescope optique, car la lumière d’une énergie aussi élevée ne peut tout simplement pas être déviée vers un point focal. Au lieu de cela, l’instrument utilise l’effet de production de paires : à l’intérieur du détecteur, la particule lumineuse sans masse – le photon – se transforme en une paire de particules massives de charges opposées – un électron chargé négativement et son antiparticule chargée positivement, le positron. « A l’aide d’un détecteur de suivi, nous utilisons l’interaction des particules chargées avec les unités de détection individuelles pour déterminer leur chemin, à partir duquel l’énergie et la direction initiales du photon gamma peuvent être déterminées », explique Gottfried Kanbach du Groupe d’astrophysique des hautes énergies basé à Garching, expliquant le principe qu’ils utilisent pour prendre les mesures.
GBM abrite 14 détecteurs à cristal, 12 en iodure de sodium (NaI) et 2 en germanate de bismuth (BGO). Ce sont des cristaux de scintillation, ainsi nommés parce que, lors de l’interaction d’un photon gamma, ils produisent un bref éclair de lumière optique – ils « scintillent ». Les tubes photomultiplicateurs sensibles à la lumière convertissent cette lumière de scintillation en un signal électriquement utilisable. L’ordinateur de bord central GBM traite ce signal pour en déduire une direction d’arrivée initiale et encore grossière. « Ceci est ensuite transmis à la fois au LATl’instrument et la station au sol, d’où l’alarme d’éclatement est signalée à un grand nombre d’observatoires dans le monde entier », explique Andreas von Kienlin, scientifique de Max Planck. L’objectif est de surveiller la rémanence d’un sursaut gamma dans une large gamme de longueurs d’onde possibles.
S’élever au-delà des limites : Ce n’est que récemment qu’il a été possible d’ouvrir l’une de ces fenêtres de longueur d’onde : « Nous observons enfin systématiquement la rémanence dans la région infrarouge également », déclare Jochen Greiner. « Je pense que cela marque une percée dans la méthode car cela permet de déterminer le décalage vers le rouge directement à partir du signal de sursaut gamma – au lieu de mesurer plus tard le décalage vers le rouge de la galaxie où l’explosion est apparue. » De plus, il étend la région de redshift accessible aux temps cosmiques antérieurs. Les quasars, jeunes noyaux de galaxies si brillants qu’ils peuvent être vus à de grandes distances, ne marquent plus les limites.
Le détecteur GROND développé par Jochen Greiner améliore radicalement cette situation : « L’instrument combine la détection de la rémanence avec une détermination grossière de la distance. Nous pouvons maintenant déterminer la distance d’un sursaut gamma en quelques minutes, ou en une à deux heures au pire, avec une précision d’environ 5 % », explique le scientifique. La nouvelle stratégie réussie a fait son chemin : « Au cours des deux dernières années, GROND nous a permis de découvrir autant de sursauts à un décalage vers le rouge supérieur à quatre que nous en avions découverts dix ans auparavant. »
Avalé par l’hydrogène : La distance à un objet dans l’univers profond est déterminée à partir de son redshift cosmologique (voir encadré page 49). Le soi-disant bord d’absorption du rayonnement de l’hydrogène intergalactique est un marqueur important. Cela se produit normalement à une longueur d’onde de 120 nanomètres : le rayonnement de longueurs d’onde plus courtes est avalé (absorbé) par les atomes d’hydrogène et l’objet disparaît. Le décalage vers le rouge cosmologique déplace ce bord d’absorption vers des longueurs d’onde plus longues. GROND permet de déterminer cette position du bord décalé de sorte que la vitesse de recul et donc la distance de l’objet puissent être déduites.
Quelque chose qui semble si facile a toujours ses difficultés techniques – et c’est pourquoi nulle part dans le monde il n’y a un autre instrument de ce type qui fonctionne simultanément dans les spectres visible et proche infrarouge. Les détecteurs infrarouges doivent être refroidis à une température de moins 210 degrés Celsius, par exemple. Les détecteurs optiques, en revanche, ne doivent pas être plus froids que moins 120 degrés Celsius, même s’ils sont séparés des premiers par moins de 10 centimètres. Le système de lentilles placé devant les détecteurs infrarouges doit également être refroidi à moins 200 degrés afin de ne pas générer de rayonnement de fond supplémentaire. Enfin, les expositions dans le proche infrarouge doivent généralement être aussi courtes qu’environ 10 secondes – sinon le détecteur sera ébloui par le fond céleste lumineux et omniprésent.
Afin d’enregistrer des sources plus faibles que la luminosité céleste normale dans le proche infrarouge, un télescope est généralement pointé vers une zone légèrement décalée du ciel après chaque exposition de 10 secondes. Ce n’est pas possible avec GROND, car son temps de lecture de 45 secondes des détecteurs optiques est beaucoup plus long : cela impliquerait une pause de 45 secondes toutes les 10 secondes – une méthode d’observation extrêmement inefficace. « Nous avons contourné ce problème avec une petite astuce », déclare Greiner. « Au lieu de déplacer le télescope, nous déplaçons intérieurement l’image à travers un miroir oscillant, comme si nous plissions les yeux en cercle comme si nous roulions des yeux. »
GROND est l’un des trois instruments installés sur le télescope de 2,2 mètres appartenant à la société Max Planck et à l’Observatoire européen austral au sommet de La Silla dans les Andes chiliennes. L’ordinateur de contrôle de GROND est directement connecté à la station au sol du satellite Swift. Lorsqu’il détecte un sursaut gamma pendant la nuit chilienne, GROND s’active sans intervention humaine : en peu de temps, l’observation en cours est interrompue, le télescope se déplace vers la position transmise par Swift, et un miroir inclinable est placé dans le faisceau chemin. Environ deux à cinq minutes après le déclenchement de l’alarme, GRONDcommence à prendre les premières images. « Dans le cas de GRB 090423, cependant, nous avons dû attendre 15 heures car l’objet s’était déjà couché dans le ciel au-dessus de La Silla », se souvient Greiner avec regret.
Néanmoins, l’observation de la rafale du 23 avril fut un grand succès. L’explosion d’une étoile de grande masse avec un décalage vers le rouge de z = 8, datant d’il y a environ 13 milliards d’années, est l’objet le plus éloigné que les astronomes aient vu jusqu’à présent. Avec la vitesse finie de la lumière, cela signifie qu’à mesure que la distance augmente, ils avancent dans des époques toujours plus anciennes de l’univers. GRB 090423 marque également la plus ancienne existence d’un objet cosmique jamais observé.
Les sursauts gamma jouent un rôle important dans l’étude de cette question, car ils éclairent leur environnement, et la matière laisse ainsi des empreintes caractéristiques sous la forme de raies d’absorption dans les spectres. L’étude de l’abondance des métaux à cette époque très ancienne de l’univers promet également de précieuses conclusions sur les détails de la formation des étoiles dans les conditions largement inconnues de cette époque.
Jochen Greiner souligne encore un autre aspect : « La source d’un sursaut gamma est directement liée à la formation d’un trou noir. Quel type de rayonnement parvient à échapper à un champ gravitationnel aussi extrême alors qu’il s’accumule ? Quels sont les processus qui font disparaître la matière derrière l’horizon des événements d’un objet aussi compact ? » La lumière gamma est la forme de rayonnement électromagnétique la plus énergétique et est donc très bien adaptée pour éclairer ces processus.
Alors, quelle est la prochaine étape pour l’astronomie des sursauts gamma ? Le précédent détenteur du record était à un décalage vers le rouge de 6,7. Il a été détecté par le satellite Swift en septembre 2008, et la distance a été initialement mesurée par GROND avec une précision de 5 %. « Le temps relativement court d’un enregistrement de redshift à l’autre nous donne l’espoir que d’autres records de distance seront établis dans un proche avenir », déclare Greiner.
La cosmologie observationnelle est à la croisée des chemins
Les sursauts gamma peuvent montrer comment les toutes premières « mégaétoiles » se sont peut-être formées 400 à 500 millions d’années plus tôt, à des décalages vers le rouge de 25 à 30. Mais l’atmosphère chaude de la Terre fixe une limite de décalage vers le rouge d’environ 13 qui est difficile à surmonté avec les télescopes d’aujourd’hui, et correspond à un âge de l’univers de 330 millions d’années. Pour regarder au-delà, il faudrait soit des télescopes beaucoup plus grands, soit une nouvelle génération de satellites à rayons gamma. Les scientifiques de l’Institut Max Planck pour la physique extraterrestre ont proposé une telle mission à l’Agence spatiale européenne et au Centre aérospatial allemand en 2007. Ils espèrent maintenant que les mesures actuelles de GRB 090423 donneront plus de poids à leur proposition – et que les sponsors pourraient également succombez à la fascination de la chasse aux records cosmiques.
La luminescence bleue : Deux autres installations de télescopes dans lesquelles la société Max Planck a une participation à travers son Institut de physique nucléaire à Heidelberg et son Institut de physique à Munich ont également le ciel gamma en ligne de mire : HESS et MAGIC. Mais aucun d’eux ne mesure directement les rayons gamma. L’atmosphère terrestre n’est pas transparente à cette lumière extrêmement riche en énergie – ce qui est une chance pour la vie sur Terre. Au lieu de cela, ces instruments enregistrent ce que l’on appelle le rayonnement Cherenkov. Ce flash de rayonnement est généré lorsqu’une gerbe de particules causée par des rayons gamma incidents dans la haute atmosphère se propage à une vitesse supérieure à la vitesse locale de la lumière dans ce milieu.
L’interaction initiale produit des paires – un électron et son antiparticule, le positron – qui se propagent dans l’atmosphère et sont déviées dans les champs électriques des noyaux atomiques. Cela génère des photons gamma secondaires, qui à leur tour produisent de nouvelles paires électron-positon lors du passage d’un noyau atomique. Une gerbe de particules à grande vitesse est ainsi générée en cascade. Le rayonnement collectif des atomes polarisés de l’atmosphère lorsqu’ils subissent cette gerbe de particules électromagnétiques émerge sous forme de lumière bleue – le rayonnement Cherenkov – pendant plusieurs milliardièmes de seconde à une altitude d’environ huit kilomètres. C’est précisément cette lumière bleue qui est enregistrée par HESS (High Energy Stereoscopic System) et MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov telescope).
Les cibles astronomiques des installations comprennent le centre de la Voie lactée, les étoiles à neutrons en rotation rapide (pulsars) et les restes de supernovae. Les deux télescopes MAGIC de La Palma aux Canaries (photo) ciblent aussi spécifiquement les sursauts gamma avec la « vue stéréoscopique » de l’atmosphère à travers leurs miroirs de 17 mètres ; HESS en Afrique du Sud est composé de quatre miroirs et cible également de tels événements lorsqu’un satellite déclenche une alarme et que la visibilité du ciel de l’installation la rend active.
Comme des raisins secs dans une pâte à lever : Le redshift cosmologique est une mesure de la distance d’un objet. Les galaxies nagent virtuellement dans l’espace-temps, qui s’agrandit avec l’expansion de l’univers.
Les galaxies sont emportées à l’intérieur, tout comme les raisins secs dans la pâte à lever. Ce mouvement est imposé à tout rayonnement électromagnétique se déplaçant à travers l’univers : si l’espace-temps augmente d’un certain facteur à mesure que le rayonnement se propage, cela se traduit par une augmentation correspondante de la longueur d’onde du rayonnement, entraînant un déplacement vers la région de longueur d’onde plus rouge de l’univers. spectre.
Le décalage vers le rouge (en abrégé z) est défini comme le rapport de la longueur d’onde observée à la longueur d’onde du processus d’émission correspondant au repos dans le laboratoire. Les astronomes utilisent le décalage vers le rouge pour mesurer la distance de l’objet et donc le moment où l’objet a émis son rayonnement. Ainsi, z = 1 correspond à une distance de 5,9 milliards d’années-lumière ; l’univers avait un peu moins de la moitié de son âge actuel de 13,7 milliards d’années lorsque ce rayonnement a été émis.
GLOSSAIRE
Fusion nucléaire : Les étoiles ne sont rien de plus que d’énormes réacteurs à fusion nucléaire. Au centre de ces globes de gaz et dans leurs explosions (supernovae), des processus de fusion se produisent à haute pression et à des températures de plusieurs millions à plusieurs milliards de degrés, et les noyaux atomiques fusionnent pour former de nouveaux noyaux. Des étoiles telles que notre Soleil passent la majeure partie de leur vie à fusionner de l’hydrogène en hélium.
Trou noir : Objet astronomique dont l’attraction gravitationnelle est si forte que même les radiations ne peuvent s’en échapper. Les trous noirs appartiennent à deux « classes de poids » : aussi massifs que les étoiles, et des millions de fois plus massifs. Les trous noirs stellaires sont créés à la fin de l’évolution stellaire d’une étoile massive.
Spectrographe : Cet instrument – dans le cas le plus simple un prisme, utilisé par Isaac Newton dans ses expériences au XVIIe siècle – disperse la lumière dans ses différentes longueurs d’onde. Des lignes d’absorption sombres apparaissent dans un spectre de couleurs, des lignes spécifiques pouvant caractériser la source, permettant de les attribuer à des éléments chimiques spécifiques.
Population stellaire : Terme introduit par Walter Baade en 1944 pour désigner les étoiles similaires par leur composition (« métallicité »), leur distribution spatiale et leur âge. Une distinction est faite entre trois populations : les premières étoiles sont appelées Population III, tandis que celles qui se sont formées plus tard mais relativement tôt dans l’évolution d’une galaxie appartiennent à la Population II, et les étoiles plus jeunes qui se sont formées à des époques plus matures de l’évolution des galaxies – telles comme le Soleil – sont appelés Population I.
Un nouveau sursaut gamma pulvérise le record de distance cosmique
28 avril 2009 : Le satellite Swift de la NASA et une équipe internationale d’astronomes ont découvert un sursaut gamma d’une étoile qui est morte alors que l’univers n’avait que 630 millions d’années, soit moins de 5 % de son âge actuel. L’événement, surnommé GRB 090423, est l’explosion cosmique la plus lointaine jamais vue. « La distance incroyable jusqu’à cette rafale a dépassé nos plus grandes attentes – c’était une véritable explosion du passé », a déclaré le scientifique principal de Swift, Neil Gehrels, au Goddard Space Flight Center de la NASA.
L’éclatement s’est produit à 3 h 55 HAE le 23 avril. Swift a rapidement identifié l’explosion, permettant aux télescopes sur Terre de cibler l’éclatement avant que sa rémanence ne disparaisse. Des astronomes travaillant au Chili et aux îles Canaries ont mesuré indépendamment le décalage vers le rouge de l’explosion. Elle était de 8,2, battant le précédent record de 6,7 établi par une explosion en septembre 2008. Un décalage vers le rouge de 8,2 correspond à une distance de 13,035 milliards d’années-lumière. 
« Nous assistons à la disparition d’une étoile – et probablement à la naissance d’un trou noir – dans l’une des premières générations stellaires de l’univers », déclare Derek Fox de l’Université d’État de Pennsylvanie.
Les sursauts gamma sont les explosions les plus lumineuses de l’Univers. La plupart se produisent lorsque des étoiles massives manquent de combustible nucléaire. Alors que leurs noyaux s’effondrent dans un trou noir ou une étoile à neutrons, des jets de matière traversent l’étoile et explosent dans l’espace. Là, ils frappent le gaz précédemment libéré par l’étoile et le chauffent, ce qui génère des rémanences de courte durée dans de nombreuses longueurs d’onde.
Pendant des années, les astronomes ont recherché les sursauts gamma des premières générations d’étoiles – et ont mystérieusement échoué à les trouver. La détection de GRB 090423 est une étape importante dans la recherche de la localisation des sursauts dans la plage de décalage vers le rouge de 10 à 20. Plus d’informations : « Le cas des sursauts gamma manquants ».
Dans les trois heures suivant l’éclatement du 23 avril, Nial Tanvir de l’Université de Leicester, au Royaume-Uni, et ses collègues ont signalé la détection d’une source infrarouge à la position Swift à l’aide du télescope infrarouge du Royaume-Uni sur le Mauna Kea, à Hawaï.
Au télescope national Galileo de La Palma dans les îles Canaries, une équipe comprenant Guido Chincarini de l’Université de Milan-Bicocca, en Italie, a déterminé que le décalage vers le rouge de la rémanence était de 8,2. L’équipe de Tanvir, rassemblant des observations presque simultanées à l’aide de l’un des très grands télescopes de l’Observatoire européen austral sur le Cerro Paranal, au Chili, est arrivée au même nombre.
« C’est une découverte incroyable », a déclaré Chincarini. « Ce qui le rend encore meilleur, c’est qu’un télescope nommé d’après Galileo a effectué cette mesure au cours de l’année au cours de laquelle nous célébrons le 400e anniversaire de la première utilisation astronomique du télescope par Galileo. »
Sursauts gamma 000131 – 090423 
Le 31 mars 2011, les scientifiques ont soumis un article révisé décrivant comment ils ont utilisé un supercalculateur pour modéliser la formation de courts sursauts gamma (GRB) qui ont été détectés comme durant moins de deux secondes. On pense que les GRB plus courants mais plus longs sont formés par l’effondrement d’une étoile massive dans un trou noir qui crée des jets de particules à grande vitesse qui traversent l’étoile qui s’effondre pour générer des rayons gamma à mesure qu’ils émergent. La théorie principale qui explique la création de GRB courts implique cependant la fusion de deux étoiles à neutrons sur une orbite serrée qui perdent rapidement de l’énergie en émettant des ondes gravitationnelles pour fusionner après environ trois orbites, soit en moins de 8 millisecondes. Une telle fusion devrait créer un trou noir en rotation rapide, éventuellement en 15 millisecondes. Ensuite, la matière des débris de la fusion qui tourbillonne rapidement autour du nouveau trou noir nouvellement créé a été modélisée comme amplifiant la force du champ magnétique combiné laissé par les étoiles à neutrons après leur fusion au cours des 11 millisecondes suivantes. Ce champ ultra-puissant devient mieux organisé et forme deux entonnoirs dirigés vers l’extérieur le long de l’axe de rotation du nouveau trou noir, ce qui crée alors les deux jets bipolaires de particules se déplaçant près de la vitesse de la lumière qui sont détectés comme un court GRB.
GRB 090423, 080913 et 050904 – Le 23 avril 2009, le satellite Swift de la NASA a détecté une rafale de rayons gamma de 10 secondes provenant de GRB 090423 dans la partie ouest (9:55:35+18:9:37, J2000) de la constellation du Lion — au nord-ouest de Eta et Alpha Leonis ( Regulus ), au sud-ouest de Gamma ( Algieba ) et Zeta ( Adhafera ) Leonis, au sud de Rasalas (Mu Leonis), et au sud-est d’ Algenubi (Epsilon Leonis), et au nord-est de Subra (Omicron Leonis). Cette explosion a eu lieu il y a plus de 13 milliards d’années (z = 8,2), soit environ 630 millions d’années après le Big Bang à l’époque de la réionisation.( Communiqué de presse NASA, images et animation ; Science@NASA ; Communiqué de presse CfA ; Communiqué de presse ESO ; Image astronomique du jour ; Rachel Courtland, New Scientist , 28 avril 2009 ; vidéo flash de Nature ; Salvaterra et al, 2009 ; et Tanvir et al, 2009 ). On pense que le sursaut détecté provient d’un jet de particules et de rayonnement gamma qui était fortuitement dirigé vers le système solaire, l’un des deux jets bipolaires qui ont éclaté à la suite de l’implosion d’une étoile massive qui a également créé un trou noir.
GRB 090423 n’est pas seulement le sursaut gamma le plus éloigné jamais détecté, mais c’est aussi l’objet le plus éloigné jamais détecté dans l’univers dans son ensemble (au 28 avril 2009). Les précédents détenteurs de records d’âge étaient GRB 080913 ( communiqué de presse et images de la NASA/GSFC ) et GRB 050904 ( communiqué de presse et images de la NASA ; et Price et al, 2005 ), qui ont tous deux eu lieu il y a environ 12,8 milliards d’années. Les trois sursauts gamma (GRB 090423, 080913 et 050904) se sont produits pendant l’ époque de la réionisation dans l’univers primitif.
Dans une annonce de presse répétée avec plus de fanfare, deux articles sur le premier éclatement de rayons gamma (GRB) détecté jusqu’à présent (le 23 avril 2009 et désigné GRB 090423) ont été publiés dans Nature le 29 octobre 2009. Avec l’ aide de Lors de la mission satellite SWIFT de la NASA , deux équipes d’astronomes ont détecté le plus ancien sursaut gamma (GRB) connu en avril 2009, désigné GRB 090423. Ce GRB de longue durée s’est avéré avoir un décalage vers le rouge de z ~ 8,2. Situé à 13,1 milliards d’années-lumière, l’ancêtre de ce GRB était une étoile massive qui a explosé environ 630 millions d’années seulement après le Big Bang. Assez étonnamment, le GRB s’est avéré être similaire à ceux découverts des milliards d’années plus tard .
GRB 000131 
Le 31 janvier 2000, une brève rafale de rayons gamma a été détectée par un réseau de satellites ( Ulysse , NEAR et Konus ) via le réseau interplanétaire ( Hurley et al, 2000 ). Il a été désigné « Gamma-Ray Burst » (GRB) 000131 selon la date de l’événement. La triangulation géométrique utilisant les heures d’arrivée exactes et mesurées du signal sur les satellites individuels a permis aux astronomes de déterminer que le sursaut et sa rémanence provenaient d’un point juste à l’intérieur du coin nord-est (6:13:31.0-51:56:40, J2000 et 6:13:31.08-51:56:41.7, ICRS 2000.0) du sud de la Constellation Carina , la « Quille » du navire mythologique des Argonautes connu sous le nom d’ARGO NAVIS – trouvé au nord-ouest de Canope (Alpha Carinae); à l’ouest de Tau Puppis; au nord de Delta Pictoris et à l’est de Beta Pictoris . Malheureusement, il n’a jamais été visible à l’œil nu depuis le système solaire. GRB 000131 était situé entre 11 et 13 milliards d’années-lumière (al) du Sol, peut-être à moins d’un demi-milliard d’années de l’ âge cosmique sombre avant la naissance des étoiles. Par conséquent, son étoile progénitrice massive (qui avait probablement au moins 20 à 30 masses solaires) devait être légèrement plus âgée ( Andersen et al, 2000 ). Le sursaut gamma a été créé par une supernova relativement grande qui est parfois appelée « hypernova ».
Sur la base de son décalage vers le rouge cosmologique élevé, les astronomes ont estimé que le GRB 000131 avait été émis alors que l’univers avait moins d’un milliard et demi d’années, soit moins de 10 % d’un âge estimé de 12 à 14 milliards d’années (communiqué de presse de l’ESO ) . Bien qu’ils se déplacent à la vitesse de la lumière, ses rayons gamma à haute énergie ont mis plus de 11 à 12 milliards et demi d’années pour atteindre le système solaire après leur émission. Bien que GRB 000131, comme d’autres sursauts gamma, semble avoir eu lieu dans une lointaine » galaxie primitive » (ou » amas sous-galactiques » d’étoiles) qui est plus petite que les galaxies lumineuses d’aujourd’hui, les astronomes ont eu du mal à détecter cet amas d’étoiles sous-galactique extrêmement sombre, même avec le télescope spatial Hubble, car la décoloration observée de la rémanence indiquait que la luminosité maximale du rayonnement gamma L’émission de rayons dans laquelle l’explosion était au moins 10 000 fois plus brillante que sa galaxie hôte Ces premières galaxies ont tendance à être optiquement sombres et à manquer de noyaux moléculaires denses.
Les astronomes calculent que GRB 000131 avait au moins un billion de fois la luminosité de Sol. Des observations de suivi rapides entreprises avec l’instrument Antu de 8,2 m au très grand télescope de l’Observatoire européen austral dans le Paranal et le télescope danois de 1,5 mètre à La Silla ont identifié un objet ponctuel faible dans la lumière visible qui s’estompait rapidement, le contrepartie optique du sursaut gamma appelée « afterglow » . À la deuxième nuit, cependant, la luminosité de l’objet s’était estompée à 30 millions de fois plus faible que la limite de visibilité à l’œil nu dans le ciel nocturne de la Terre.
Bien que certains sursauts gamma durent moins d’une seconde, GRB 000131 était une émission relativement brillante et de longue durée qui a duré plus de 100 secondes. Sa rémanence optique a été détectée 84 heures après la détection de la salve. La disparition rapide de cette rémanence suggérait que le sursaut était collimaté comme s’il provenait d’un jet de rayonnement dirigé, comme de nombreux autres sursauts gamma . Une mesure précise du décalage vers le rouge de GRB 000131 a nécessité des observations spectroscopiques. Au moment où un spectre de la rémanence du sursaut gamma a été obtenu le 8 février 2000, sa luminosité avait encore diminué. En effet, l’objet était devenu si faible (magnitude R 25,3) qu’un total de 3 heures de temps d’exposition a été nécessaire avec les instruments Very Large Telescopes ANTU + FORS1 à l’Observatoire Paranal de l’ESO. Basé sur le redshift photométrique extrême déduitde GRB 000131 indiquant que les rayons gamma avaient parcouru une distance cosmologique extrêmement longue, les astronomes ont prédit une « rupture » dans la région rouge du spectre autour de 670 à 700 nm à cause de la forte absorption de la lumière des nuages d’hydrogène intergalactiques intermédiaires le long de la ligne de visée entre GRB 000131 et le système solaire. Une telle rupture se retrouve dans le spectre de tous les objets distants (du fait de l’encombrement des raies d’absorption créant un effet connu sous le nom de » forêt Lyman-alpha » avant la raie spectrale Lyman-alpha à la longueur d’onde de repos 121,6 nm). Cette rupture a en effet été trouvée à une longueur d’onde de 670,1 nm, tout comme la découverte que pratiquement toute la lumière à des longueurs d’onde plus courtes de la contrepartie optique de GRB 000131 a été absorbée par l’hydrogène intervenant À partir de la longueur d’onde de repos de la rupture Lyman-alpha (121,6 nm), le décalage vers le rouge spectroscopique de GRB 000131 a ensuite été déterminé à 4,500 +/- 0,015, correspondant à un temps de trajet de plus de 90 % de l’âge de l’Univers et faire de GRB 000131 le sursaut gamma le plus ancien et le plus éloigné détecté à l’époque – pour lequel son âge et sa distance ont pu être calculés.
Sursauts gamma Des sursauts brefs mais intenses de rayons gamma extrêmement énergétiques ont été détectés depuis le 2 juillet 1967 par des satellites en orbite à la recherche de preuves d’essais de bombes nucléaires sur Terre. D’une durée de moins d’une seconde à plusieurs minutes, leurs origines à l’intérieur ou à l’extérieur de la galaxie de la Voie lactée étaient inconnues, bien que l’origine terrestre ait été exclue. Ce n’est cependant qu’à la fin des années 1990 que les astronomes ont découvert qu’il était possible de localiser les sites de certains de ces événements (par exemple, avec le satellite Beppo-Sax ). Ils ont également constaté que les GRB étaient trop uniformément répartis pour être d’origine proche, c’est-à-dire dans la Voie lactée .
Les GRB se sont avérés situés à des distances extrêmement éloignées (c’est-à-dire « cosmologiques »), ce qui implique qu’ils doivent être extrêmement puissants car l’énergie libérée lors d’une rafale d’une durée inférieure à une seconde à quelques minutes est supérieure à celle émise par Sol pendant toute sa durée de vie d’environ 10 milliards d’années. En effet, les GRB semblent émettre encore plus d’énergie que les supernovae ou même les quasars (qui sont des disques d’accrétion énergétiquement brillants et des jets bipolaires autour de trous noirs supermassifs que l’on trouve le plus souvent dans les noyaux actifs de certaines galaxies lointaines et peut-être même dans le pré -période galactique après le Big Bang). Cependant, les astronomes pensent maintenant que les GRB semblent si puissants parce que la majeure partie de leur énergie est émise par des jets bipolaires dans une brève rafale, contrairement au stade ultérieur d’une supernova lorsque des neutrinos sont émis de partout autour de l’étoile qui explose. En effet, les GRB peuvent précéder la plupart, sinon la totalité, des supernovae, mais elles seraient beaucoup moins fréquemment observées puisque seules quelques supernovae sur des centaines sont susceptibles d’émettre l’un de leurs jets bipolaires vers le système solaire. Ces jets nécessitent un champ magnétique extrêmement puissant qui semble être associé à la création d’un trou noir avec un disque de débris. 
Jusqu’à présent, la plupart des GRB ont été des types de durée plus longue, d’une durée moyenne de 20 à 30 secondes. On a constaté que la plupart d’entre elles précédaient de grandes supernovas de type II d’étoiles massives (parfois appelées « hypernova ») dans des régions de formation d’étoiles au sein de galaxies lointaines, ce qui est logique puisque les étoiles massives vivent des vies si courtes qu’elles n’ont pas le temps de s’éloigner de leur lieu de naissance. Après la disparition du signal de rayons gamma, ces GRB présentent des « rémanences » de rayons X, de lumière visible et d’ondes radio. Ces rémanences peuvent être produites lorsque le faisceau de rayons gamma de photons se déplaçant à une vitesse proche de la lumière vers les observateurs solaires dirigés vers les observateurs solaires frappe le gaz et la poussière rejetés précédemment par l’étoile mourante. Finalement, cependant, les neutrinos produits par la supernova sont vus après la salve initiale de rayons gamma. Le fer a été détecté dans les spectres de rayons X de la rémanence, comme on pouvait s’y attendre puisque les atomes de fer sont connus pour être synthétisés et soufflés dans l’espace par des explosions de supernova. Depuis 1997, les astronomes ont identifié plus de 20 sources optiques dans le ciel associées à des sursauts gamma (GRB).
Certains sursauts de rayons gamma, en revanche, sont définis par des luminosités extrêmement faibles et de longs décalages spectraux, ce qui indique que les impulsions de rayons gamma à haute et basse énergie arrivent à plusieurs secondes d’intervalle ( Gehrels et al, 2002 ) . Ces étranges GRB semblent se produire au même rythme que certains types de supernovae, appelés types Ib et Ic, qui se produisent lorsque le cœur d’une étoile massive implose. Contrairement aux supernovae de type Ia telles que Tycho’s Star et Supernova 1997ff , les types Ib et Ic ne présentent pas de ligne de silicium et sont encore moins compris que le type Ia. On pense que les types Ib et Ic correspondent aux étoiles qui terminent leur vie (en tant que supernovae de type II), mais ces étoiles auraient déjà perdu leur hydrogène, et donc les lignes d’hydrogène n’apparaissent pas sur leurs spectres (plus de discussions ). Une supernova de type Ib peut résulter d’une étoile de masse élevée qui a soufflé une grande partie de ses coquilles externes d’hydrogène et d’hélium et ressemble donc le plus à une supernova de type Ia. Il est un peu plus sombre car une grande partie de la lumière est absorbée par la nébuleuse environnante de matière que l’étoile vient de souffler, et aucun hélium n’est visible dans leurs spectres. Une supernova de type Ic peut être produite par une étoile de masse élevée qui a soufflé une grande partie de sa couche d’hydrogène externe tout en conservant une couche d’hélium importante, et elle est donc similaire à une type Ib sauf que l’hélium est visible dans son spectre.
Une autre petite proportion de GRB présente des rafales de durée relativement courte qui ne durent en moyenne que 0,3 seconde et très peu de rayons X et de rémanence optique. Les astronomes pensent que ces GRB pourraient être le produit de collisions entre étoiles à neutrons ou avec des trous noirs dans les systèmes binaires, lorsque deux de ces objets tournent l’un vers l’autre et fusionnent en un seul. Ces fusions d’objets compacts, cependant, mettent des milliards d’années à se développer et on pense donc qu’elles sont relativement jeunes à moins de cinq milliards d’années. Par conséquent, de tels systèmes binaires ont le temps de s’éloigner des régions de formation d’étoiles, et donc des GRB à rafale courte se trouvent dans des endroits plus dispersés, où il y a moins de gaz et de poussière pour que l’onde de choc relativiste d’une explosion s’écrase et s’allume. comme une rémanence brillante et durable. Cependant, tout comme dans les cas de grandes supernovae (hypernovae), le résultat final est la formation d’un seul trou noir entouré d’un disque. En 2005, les astronomes ont annoncé que GRB 050709 et GRB 050509B pourraient avoir été créés par des collisions impliquant deux étoiles à neutrons (plus de Chandra X-Ray Observatory) et ESO ), mais que la présence d’une deuxième éruption par GRB 050724 était plus susceptible d’avoir été produite par la fusion d’une étoile à neutrons avec un trou noir ( ESO ).
Environ la moitié des GRB détectés par le satellite Swift de la NASA depuis son lancement en 2004 sont des sursauts gamma « sombres » qui ne sont pas visibles en lumière visible (et sont donc pratiquement invisibles pour les télescopes optiques). Le 1er mai 2009, une équipe d’astronomes a soumis un article concluant que certains GRB sombres ont en fait explosé relativement près de la Terre Perley et al, 2009 . Dans les résultats présentés le 8 juin 2009 lors de la 214e réunion de l’ American Astronomical Society , ils ont signalé que de nombreux GRB sombres peuvent être obscurcis par la poussière environnante, ce qui peut cacher des pépinières stellaires entières ( communiqué de presse de la NASA ; communiqué de presse de l’UC Berkeley ; Rachel Courtland, New Scientist , 8 juin 2009 ; et Keith Cooper, Astronomy Now , 8 juin 2009 ). À l’aide du télescope de 60 pouces de l’ observatoire Palomar , ils ont découvert que 14 des 29 GRB découverts par le satellite Swift de la NASA étaient sombres, sans flash visible. Observations de suivi avec les télescopes jumeaux de 10 mètres à l’ observatoire de Keck, cependant, ont indiqué que 3 des 14 GRB optiquement sombres avaient des rémanences faiblement visibles et que les 11 autres ont explosé dans des galaxies visibles connues, dont la lumière n’avait pas été décalée vers des longueurs d’onde plus longues par une distance extrême. Bien qu’ils n’aient trouvé aucun GRB sombre originaire de l’univers primitif (comme le GRB 090423 découvert par la suite), les astronomes ont pu estimer que les anciens GRB ne représentent probablement qu’environ 0,2 à 0,7 % de tous les sursauts gamma détectés. depuis leur première découverte.
À l’aide du télescope de 60 pouces de l’ observatoire Palomar , ils ont découvert que 14 des 29 GRB découverts par le satellite Swift de la NASA étaient sombres, sans flash visible. Les observations de suivi avec les télescopes jumeaux de 10 mètres à l’ observatoire de Keck ont toutefois indiqué que 3 des 14 GRB optiquement sombres avaient des rémanences faiblement visibles et que les 11 autres ont explosé dans des galaxies visibles connues, dont la lumière n’avait pas été décalée. à des longueurs d’onde plus longues par une distance extrême. Bien qu’ils n’aient trouvé aucun GRB sombre originaire de l’univers primitif (comme le GRB 090423 découvert par la suite), les astronomes ont pu estimer que les anciens GRB ne représentent probablement qu’environ 0,2 à 0,7 % de tous les sursauts gamma détectés. depuis leur première découverte.
On pense maintenant que tous les GRB sont créés par des explosions qui créent des trous noirs avec de grands disques de matière autour d’eux. Il semble maintenant probable qu’un champ extrêmement magnétique s’accumule lors de la formation du disque. Le champ chauffe le matériau du disque à des températures si élevées qu’il crée une boule de feu de rayons gamma et de plasma et projette des jets bipolaires de matériau proches de la vitesse de la lumière le long de l’axe de rotation. Au fur et à mesure que ces gouttes de matière à grande vitesse s’enfoncent dans des gouttes de matière plus lentes émises précédemment dans la boule de feu qui explose, des ondes de choc sont créées qui génèrent le rayonnement gamma observé.
Certains GRB de longue durée sont appelés GRB sombres ou « fantômes » car ils ont été trouvés et étudiés à des longueurs d’onde d’énergie inférieure (principalement des rayons X) au lieu des rayons gamma. De plus, beaucoup de ces GRB ne brillent pas dans la lumière visible. Étant donné que la plupart de ces GRB se trouvent dans des régions de formation d’étoiles qui ont tendance à avoir une poussière interstellaire abondante, la lumière visible peut être bloquée par la poussière bien que les rayons X traversent le système solaire pour observation. Certains GRB fantômes peuvent également être si éloignés que de nombreuses longueurs d’onde de lumière émises par eux peuvent être absorbées par le gaz intergalactique. Enfin, certains fantômes peuvent être intrinsèquement faibles.
Enfin, certains GRB de longue durée sont riches en rayons X, émettant plus de rayons X que de rayons gamma, voire aucun rayonnement gamma détectable. Certains de ces flashs de rayons X peuvent provenir d’explosions avec une quantité relativement importante de matière baryonique comme des protons qui produisent une « boule de feu sale » avec une inertie plus élevée de leur substance, de sorte que la boule de feu se dilate plus lentement et est moins énergétiquement capable de stimuler les photons dans le domaine des rayons gamma. Une possibilité encore plus intéressante, cependant, est que les flashers à rayons X proviennent d’explosions dans des régions encore plus éloignées de l’univers, où l’expansion cosmique depuis le Big Bang aurait déplacé les rayons gamma émis dans la gamme des rayons X et les blocs de gaz intergalactiques visibles après la lueur, car aucun de ces flashs de rayons X n’a été observé comme ayant une rémanence de lumière visible détectable.
More Observations of GRB 090423, the Most Distant Known Object in the Universe
https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2009/28apr_grbsmash
https://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/cosmic_record.html