Distributions spatiales de la densité de matière (en haut), Facteur de Lorentz (milieu) et température comoving (bas) à t =11 s, montrant l'onde de réflexion légèrement relativiste se propageant vers l'arrière dans la cavité, ainsi que l'onde plasma ultrarelativiste électronpositon se propageant à l'extérieur de la cavité. L'onde de choc est visible à l'intérieur de l'éjecta. Crédit :ICRANet
Depuis 2018, un nouveau style de recherche a été introduit dans les études sur les sursauts gamma (GRB) :il ne décrit pas la phase de rayonnement rapide observée par l'observatoire Neil Gehrels Swift et le télescope spatial Fermi Gamma de la NASA par une analyse spectrale intégrée dans le temps . De telles analyses sont généralement appliquées à de longs GRB et obtiennent un spectre de bandes avec divers paramètres d'ajustement. Cette procédure, comme reconnu par David Band, ne permet pas une taxonomie des GRB.
L'approche suivie par le groupe ICRANet, développer le modèle d'hypernova à commande binaire (BdHN) des GRB longs, se concentre uniquement sur les GRB lumineux avec un rapport signal sur bruit important, ce qui permet aux chercheurs de procéder à une analyse résolue en temps.
Ce faisant, trois événements principaux dans la phase de rayonnement rapide ont été identifiés :(1) la montée de la supernova, (2) le moment de formation d'un trou noir coïncidant avec le début du rayonnement GeV et (3) l'émission d'une cavité, créé par l'explosion du plasma électron-positon dans l'éjecta de la supernova en expansion.
En plus de ces résultats, la plus grande nouveauté dans ce domaine est la découverte des lois d'auto-similitude et de puissance dans les données suite à la formation de trous noirs de 1,9 seconde à 3,9 secondes, conduisant à la preuve d'une émission quantifiée par rapport à une émission continue dans le rayonnement GeV.
La nouvelle étude, co-écrit par R. Ruffini, J.D. Melon Fuksman et G.V. Vereshchagin, a été publié dans le Journal d'astrophysique . Il présente des preuves de la formation d'une cavité dans la source du sursaut gamma GRB 190114C. Il est proposé que ce GRB provienne d'un système binaire composé d'un noyau massif de carbone-oxygène décrit dans le scénario d'hypernova I (BdHN I) à commande binaire.
Dans ce scénario, le cœur carbone-oxygène subit une explosion de supernova avec la création d'une nouvelle étoile à neutrons, puis une accrétion hypercritique se produit sur l'étoile à neutrons binaire compagnon jusqu'à ce qu'elle dépasse la masse critique pour l'effondrement gravitationnel.
Il est montré que la formation d'un trou noir capture 10 57 baryons en les enfermant dans son horizon, et donc une cavité d'environ 10 11 cm est formé autour d'elle avec une densité initiale de 10 -7 g/cm 3 .
Un épuisement supplémentaire des baryons dans la cavité provient de l'expansion du plasma électron-positon-photon formé au moment de l'effondrement, atteignant une densité de 10 -14 g/cm 3 à la fin de l'interaction. Les chercheurs ont démontré, à l'aide d'un modèle analytique complété par une simulation numérique hydrodynamique, cette partie du plasma électron-positon-photon est réfléchie par les parois de la cavité.
Il est démontré que l'écoulement résultant et ses propriétés observées coïncident avec l'émission sans particularité se produisant dans un intervalle de temps de durée, mesuré dans la trame de repos de la source, entre 11 et 20 secondes de l'observation GBM.
De plus, des caractéristiques similaires de la courbe de lumière GRB ont été précédemment observées dans GRB 090926A et GRB 130427A, tous appartenant à la classe BdHN I. Ces résultats confortent le cadre général présenté dans et garantissent qu'une faible densité de baryons est atteinte dans la cavité, une condition nécessaire au fonctionnement du "moteur intérieur" du GRB, présenté dans l'article d'accompagnement.
La densité de 10 -14 g/cm 3 découvert ici indique clairement une origine complètement différente de l'émission MeV et GeV hébergée dans la cavité :une machine électromagnétique, produisant une émission très proche de l'horizon du trou noir, et basé sur trois composants :(1) un trou noir de Kerr, (2) un champ magnétique uniforme suivant le théorème de Papapetrou et (3) un plasma de faible densité de 10 -14 g/cm 3 .
Cela contraste avec l'accrétion gravitationnelle traditionnelle de matière à très haute densité sur un trou noir. Ce résultat modifie profondément le mécanisme traditionnel d'émission des GRB et peut être étendu aux noyaux galactiques actifs (AGN). En conséquence, la physique des rémanences GRB a été modifiée en évitant l'émission d'ondes de choc ultrarelativistes et en utilisant le processus synchrotron se produisant autour de la nouvelle étoile à neutrons attendue dans le modèle BdHN.
