Hypernovas montrant passé

2008/12/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Le satellite Swift de la NASA pour la recherche des hypernovas.

ANDÉN

Certains utilisent le nom d'hypernova pour désigner les explosions les plus fortes détectées par les astronomes. C'est la suite logique de la succession des noms des explosions : les supernovae sont plus forts que les noces de novae, donc les plus fortes qu'elles devaient être appelées hypernovae. D'autres sont appelés explosions de rayons gamma (en anglais, gamma ray burst) et le terme explosion cosmique est également utilisé. Tous ont la même signification. Les astronomes détectent ces explosions trois ou quatre fois par jour.

Ils ne savent pas ce qu'ils sont. Et ils ne savent pas où regarder pour détecter des explosions, mais ils savent que ces explosions sont caractérisées par un rayonnement de très haute énergie: les rayons gamma.

Surprise mars 2016

Ils sont difficiles à détecter et nécessitent un travail rapide si elles veulent étudier le rayonnement de l'explosion. Normalement, ils ne sont pas vus. Ils sont très fragiles et apparaissent dans un espace très réduit; si nous divisons la lune en cent parties, une hypernova atteint la taille maximale de l'une d'elles. De grands télescopes sont nécessaires pour la détection. Mais en mars, dans la constellation d'Itzaina, c'était une façon de voir à l'œil nu : GRB 080319B.

Les astronomes ont commencé à travailler rapidement. Dans l'équipe était Javier Gorosabel de l'Institut d'Astrophysique d'Andalousie: "C'était spectaculaire. Il était à Pâques et d'un voyage il arrivait à Grenade. Nous avons un réseau, un satellite de la NASA est en orbite à la recherche de ce type d'explosions, appelé Swift, et au moment où il détecte certains, il envoie ses coordonnées au réseau que nous avons sur Terre. Dix secondes plus tard, les coordonnées de l'explosion sont arrivées sur le téléphone portable."

Hypernova GRB 080319B capturée par le satellite Swift de la NASA. L'hypernova a été vu à l'œil nu sur Terre.

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Dans ces moments, les astronomes doivent laisser ce qu'ils ont entre les mains et courir pour recueillir les données de l'explosion. En fait, ils travaillent comme médecins de garde. "Peu importe que ce soit la nuit ou le samedi. Nous devons venir travailler », dit Gorosábel.

Une fois l'appel reçu, ils lancent un nouveau réseau, le réseau de télescopes. Ils appellent, avec une priorité absolue, les observatoires à placer les télescopes en regardant ces coordonnées.

Toutes les hypernovas étudiées se comportent de la même manière, mais dans ce cas, il était spécial, car il est venu assez de lumière sur Terre pour le voir à l'œil nu.

Les astronomes ont calculé que l'explosion avait été observée pendant quarante secondes. Peut-être personne ne l'a vu, mais les télescopes l'ont vu. Ils ont reçu un signal très puissant, beaucoup plus fort que ce qu'ils reçoivent normalement, ce qui a apporté de grands avantages aux astronomes.

Ils ont pu recueillir de nombreux photons. Des signaux faibles habituels sont reçus très peu de photons et la recherche est généralement très limitée. Mais du signal de l'hypernova de mars ils ont pu rassembler des millions de photons. Grâce à cela, la recherche a été menée sur de nombreuses longueurs d'onde.

Javier Gorosabel. Il a participé à la recherche de l'hypernova GRB 080319B.

J. Mendiburu

En fait, les rayons gamma provenant de l'espace n'atteignent pas la surface terrestre, car l'atmosphère est un grand obstacle à cela. Il n'est pas transparent pour ces rayons. C'est pourquoi vous devez utiliser les satellites. Mais les signaux qui lancent le système d'appel des satellites sont des rayons gamma, mais les télescopes qui activent les astronomes de la Terre ne reçoivent pas de rayonnement à rayons gamma, mais à rayons infrarouges et ondes visuelles. Dans le cas de l'hypernova GRB 080319B, les techniques employées étaient encore plus nombreuses. En plus des spectroscopies de différentes longueurs d'onde, par exemple, ils ont pu effectuer des études de polarisation.

Recherche d'explications

L'un des objectifs de toutes ces recherches est de savoir ce que sont les hypernovae et de comprendre pourquoi elles les produisent. Il ya plusieurs théories et le travail du groupe de Gorosábel a à voir avec l'un d'eux.

Certes, il y a des millions d'années il y avait des étoiles géantes qui n'existent pas maintenant. Beaucoup plus grand que les actuels. Nous recevons l'écho de l'explosion de ces étoiles. « En analysant ces explosions, nous étudions comment l'univers était il y a des milliards d'années », affirme Gorosábel. "L'explosion des étoiles géantes existantes génère aujourd'hui des supernovae, mais, selon une hypothèse, les explosions d'étoiles géantes d'il y a un milliard d'années étaient hypernovae, parce qu'elles étaient des étoiles beaucoup plus grandes que les géants actuels."

Les hypernovas étaient plus forts que les supernovae et avaient d'autres différences. Par exemple, l'émission d'explosion d'hypernovas n'était pas un isotrope, c'est-à-dire qu'ils ne se propageaient pas de la même manière dans toutes les directions; la plupart des radiations étaient émises dans une direction, comme la lumière des phares. Si cela est vrai, nous ne voyons que ceux qui ont émis le rayonnement dans notre direction. C'est pourquoi nous croyons que l'univers est rempli d'hypernovae, mais que nous ne voyons que quelques uns."

À partir de ces prétendues caractéristiques des hypernovas, les astronomes calculent à l'avance comment devaient être les étoiles géantes qui produisaient des hypernovas. On calcule que pour pouvoir exister (être stable et durable) ils devaient avoir peu de métaux dans l'atmosphère.

L'émission d'explosion des hypernovas n'est pas isotrope, c'est-à-dire ne se propagent pas de la même manière dans toutes les directions, mais la plupart des rayonnements sont émis dans une direction, comme la lumière des phares.

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Tous les métaux présents sur Terre ont été produits dans les étoiles, y compris ceux d'origine humaine (os, meules, fer de l'hémoglobine du sang, etc. ). Mais dans le vieux univers, presque tout était de l'hydrogène et de l'hélium. Il y avait du lithium et du béryllium, mais presque rien d'autre. Les autres éléments ont été créés avec le temps dans les étoiles. C'est pourquoi, quand les anciennes étoiles géantes éclataient, elles n'ouvraient pas de métaux dans l'espace.

"L'univers était très léger à cette époque. Aujourd'hui, cependant, dans notre galaxie il ya beaucoup de métaux, par exemple. Mais pour des étoiles comme les géants de ce principe, il n'est pas viable d'avoir une grande masse. Et vice versa: pour la même raison nous savons que les explosions d'étoiles actuelles ne peuvent pas provoquer une hypernova. À la fin, nous ne trouverons pas d'hypernovas autour de nous. Il faut le chercher très loin, c'est-à-dire dans des explosions d'il y a longtemps."

Plus que provenance

Gorosábel voit deux visages dans la recherche de l'hypernova qu'ils ont étudié en Mars. D'une part, la recherche est très spectaculaire. Quand cette explosion eut lieu, l'âge de l'univers était la moitié de la nôtre. La Terre n'était pas faite, ni le Soleil, ni peut-être la galaxie. Et cela signifie que vous avez vu en quelque sorte à l'œil nu une chose qui est très ancienne, sans utiliser d'instrument. "C'est très spectaculaire et à la fois médiatique".

Mais, d'autre part, il a des implications très fortes au niveau scientifique. Seule la lumière de l'explosion est en train d'être étudiée, mais cette lumière a parcouru l'univers depuis des milliards d'années. Ainsi, tout le matériel qui va du lieu de l'explosion à l'endroit où nous nous trouvons a transformé la lumière, en ajoutant quelques lignes spectrales. Et avec le spectre, vous pouvez étudier comment la composition chimique de l'univers a changé au fil du temps. Enfin, la spectroscopie de cette lumière est utilisée comme sonde. Non seulement ils voient un ancien point de l'histoire de l'univers, mais leur évolution ultérieure.

Interféromètre Plateau de Bure. L'équipe de Gorosábel a utilisé ce télescope pour enquêter sur l'hypernova.

Swinburne

L'équipe de Grenade a utilisé un télescope à Strasbourg: Interféromètre Plateau de Bure. Ce n'est pas un télescope simple, mais il observe des ondes millimétriques, surtout micro-ondes. « C'est une observation difficile, mais nous parions très dur pour enquêter sur cette longueur d'onde », explique Gorosábel. "Nous utilisons le télescope là-bas, où nous avons approuvé un projet. Le résultat est que nous avons détecté des photons sur des ondes millimétriques, ce qui est très rare ».

Cela a apporté une information très importante, car les modèles théoriques annonçaient qu'ils recevraient différents photons de cette longueur d'onde. C'est pourquoi, et parce que les mesures du groupe grenadin ont été très précises, les astronomes ont pu écarter certains modèles théoriques au profit d'autres.

Le travail a été publié dans la revue Nature le 11 septembre. La publication dans la revue Nature est quelque chose de spécial pour ceux du groupe Gorosábel, qui publie habituellement dans des revues d'astrophysique. Mais l'impact de cette recherche a été très élevé. Nature et Science, deux des principales revues scientifiques, publient des recherches pertinentes dans de nombreux domaines de la science. Dans ce cas, nous avons choisi l'article qui donne les résultats de l'étude de l'hypernova de Mars. En plus de dans l'espace, cette hypernova a également brillé dans les meilleurs magazines.

Beaucoup d'auteurs

La revue Nature a publié l'étude de l'hypernova qui a été détectée en mars. L'article a de nombreux auteurs, ce qui peut parfois être source de doutes parmi d'autres scientifiques. Est-il vrai qu'environ une centaine de personnes ont participé à ce travail ?

(Photo: Nature)

L’astronome Javier Gorosabel, un de ses auteurs, affirme que oui: "Il faut beaucoup de gens pour étudier quelque chose comme ça. Il est très facile d'expliquer pourquoi. Si à un moment donné ici est le jour, c'est la nuit du Chili. Par conséquent, la surveillance de ces recherches nécessite des observatoires dans le monde entier. Nous faisons nos observations et puis commencent les américaines. En fin de compte, la recherche fait une collaboration énorme, et c'est pourquoi l'article a tant d'auteurs.

Création d'hypernovas. Une hypothèse.

(Photo: Nature)

L'équipe de recherche de l'hypernova GRB 080319B a travaillé sur une hypothèse expliquant l'origine de ces explosions. Dans le graphique suivant est représenté la présence d'hypernovas dans l'histoire de l'univers selon cette hypothèse. Les premières étoiles géantes sont nées 375 millions d'années après le Big Bang. Selon l'hypothèse, les hypernovas étaient ses explosions. Les premières hypernovas sont donc antérieures à la formation des premières galaxies avec un trou noir dans le noyau. Le GRB 080319B lui-même a eu lieu beaucoup plus tard, 6,2 milliards d'années après la création de l'univers.