Emission ultra-énergétique d’un sursaut gamma et suivi radio  

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Une étape importante dans la compréhension de l’émission haute énergie des sursauts gamma vient d’être franchie par la détection par les télescopes cherenkov MAGIC de photons extrêmement énergétiques en provenance d’un lointain (z=0.42 ou 7 milliards de km) sursaut gamma, GRB 190114C. MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) est un système de 2 télescopes de 17m de diamètre situé à l’observatoire El Roque de los Muchachos sur l’ile de La Palma aux Canaries. Suite à l’alerte de la découverte du sursaut dans le domaine des photons de quelques dizaines à centaines de keV par les instruments à bord de deux satellites de la NASA Fermi et Swift, les télescopes MAGIC ont pu rapidement pointer GRB191104C. Moins de 50 secondes après le signal d’alerte, MAGIC a détecté, et ce pour la première fois dans le cas d'un sursaut gamma, des photons extrêmement énergétiques, jusqu’à 1 TeV. La puissance du signal observé a fait de cet objet durant la durée de l'émission la source la plus brillante, et de loin (100 fois plus intense que la Nébuleuse du Crabe, un phare à ces énergies), du ciel à très haute énergie.

Afin d’obtenir une description la plus complète du phénomène, une campagne d’observation internationale impliquant de très nombreux télescopes, au sol comme dans l’espace, a permis un suivi du sursaut sur tout le spectre électromagnétique, des rayons gamma très haute énergie (TeV) aux ondes radio.

A gauche une image HST du champ où a été découvert le sursaut GRB 190114C : la galaxie hôte du sursaut est la galaxie située au centre et éloignée de 7 milliards de kilomètres. A droite mesures et modèles du sursaut ayant conduit à déterminer que le scénario SSC (Synchrotron self-Compton) était le mieux à même pour rendre compte des points de mesure.

 

En particulier, Evangelia Tremou (Irfu/DAp-Laboratoire AIM du CEA Paris Saclay) et ses collaborateurs ont utilisés les 63 antennes du nouveau radio-interféromètre MeerKAT (situé en Afrique du Sud) pour capter le signal radio du sursaut. Ces observations, effectuées le 15 et 18 janvier 2019 à une fréquence centrée sur 1284 MHz, ont contribué à la couverture spectrale extrêmement complète du sursaut et par là-même sa modélisation. Ces données ont ainsi permis d’écarter certains modèles et de privilégier un scénario où l’émission rémanente très haute énergie du sursaut résulte de l’interaction d’un rayonnement de basse énergie (émission dite synchrotron) avec les électrons énergétiques présents dans le milieu. Ce scénario appelé SSC pour Synchrotron self-Compton implique un spectre à deux bosses (basse et haute énergie) et c’est exactement ce qui est extrait de ces observations multi-longueur d’onde du sursaut GRB 190114C.

Ces travaux sont publiés dans la revue Nature du 20 Novembre 2019 à travers deux publications, l’une décrivant la découverte de FRB 190114C par MAGIC, l’autre basée sur la campagne multi-longueur d’onde associée. Ils illustrent combien la couverture spectrale la plus large possible est un atout pour mieux appréhender et comprendre la physique des sursauts, une démarche au cœur de la mission spatiale franco-chinoise SVOM.

Notons également que dans ce même numéro, un article décrit un autre résultat majeur : la détection à très haute énergie par le réseau de télescopes HESS du sursaut GRB 180720B, mais à une phase plus tardive du sursaut, 10 heures après l’émission prompte. (voir Actualités Irfu)

Contacts :

Evangelia TREMOU

C. Gouiffes, dépêche du 21/11/2019

 

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