Le Dr Jon Hakkila, chercheur à l'Université de l'Alabama à Huntsville (UAH), qui fait partie du système de l'Université de l'Alabama, est l'auteur principal d'un article paru dans The Astrophysical Journal. cela promet de faire la lumière sur le comportement de ces mystérieuses centrales cosmiques en se concentrant sur le mouvement des jets d’où proviennent ces forces. L'article est co-écrit par le Dr Timothy Giblin, ancien élève de l'UAH, le Dr Robert Preece et le Dr Geoffrey Pendleton de deciBel Research, Inc.

"Bien qu'ils soient étudiés depuis plus de cinquante ans, les mécanismes par lesquels les GRB produisent de la lumière sont encore inconnus, ce qui constitue un grand mystère de l'astrophysique moderne", explique Hakkila. "Comprendre les GRB nous aide à comprendre certains des mécanismes de production de lumière les plus rapides et les plus puissants utilisés par la nature. Les GRB sont si brillants qu'ils peuvent être vus dans toute la largeur de l'univers et, parce que la lumière se déplace à une vitesse finie, ils nous permettent pour remonter aux premiers temps où les étoiles existaient."

L’une des raisons de ce mystère réside dans l’incapacité des modèles théoriques à fournir des explications cohérentes des caractéristiques des GRB pour leurs comportements en matière de courbe de lumière. En astronomie, une courbe de lumière est un graphique de l'intensité lumineuse d'un objet céleste en fonction du temps. L'étude des courbes de lumière peut fournir des informations significatives sur les processus physiques qui les produisent, ainsi que contribuer à définir les théories à leur sujet. Il n'existe pas deux courbes lumineuses GRB identiques, et la durée d'émission peut varier de quelques millisecondes à des dizaines de minutes sous la forme d'une série d'impulsions énergétiques.

"Les légumineuses sont les unités de base de l'émission GRB", explique Hakkila. "Ils indiquent les moments où un GRB s'éclaire puis disparaît. Pendant le temps qu'une impulsion GRB émet, elle subit des variations de luminosité qui peuvent parfois se produire sur des délais très courts. La chose étrange à propos de ces variations est qu'elles sont réversibles de la même manière que les mots comme 'rotator' ou 'kayak' (palindromes) sont réversibles.

"Il est très difficile de comprendre comment cela peut se produire, puisque le temps ne se déplace que dans une seule direction. Le mécanisme qui produit de la lumière dans une impulsion GRB produit d'une manière ou d'une autre un motif de luminosité, puis génère ensuite ce même motif dans l'ordre inverse. C'est assez étrange, et cela rend les GRB uniques."

On suppose généralement que l'émission de GRB se produit dans des jets relativistes (de puissants flux de rayonnement et de particules) lancés à partir de trous noirs nouvellement formés.

"Dans ces modèles, le noyau d'une étoile massive mourante s'effondre pour former un trou noir, et la matière tombant dans le trou noir est déchirée et redirigée vers l'extérieur le long de deux faisceaux ou jets opposés", note Hakkila. "Le matériau du jet pointant dans notre direction est éjecté vers l'extérieur à une vitesse proche de la vitesse de la lumière. Comme le GRB a une durée de vie relativement courte, il a toujours été supposé que le jet reste pointé vers nous tout au long de l'événement. Mais les caractéristiques de l'impulsion inversée dans le temps ont été très difficiles à expliquer s'ils proviennent d'un avion à réaction immobile."

Pour aider à démystifier ces caractéristiques, l'article propose d'ajouter du mouvement au jet.

"L'idée d'un jet se déplaçant latéralement fournit une solution simple permettant d'expliquer la structure des impulsions GRB inversées dans le temps", explique le chercheur. "Lorsque le jet traverse la ligne de visée, un observateur verra la lumière produite d'abord par un côté du jet, puis par le centre du jet et enfin par l'autre côté du jet. Le jet s'éclaircira puis s'atténuera à mesure que le jet franchira la ligne de visée. Le centre du jet traverse la ligne de visée, et la structure radialement symétrique autour du noyau du jet sera vue dans l'ordre inverse à mesure que le jet s'affaiblit."

L'expansion rapide des jets à sursaut gamma, associée au mouvement de la « buse » du jet par rapport à un observateur, contribue à éclairer la structure des jets GRB.

"Les jets doivent pulvériser des matériaux de la même manière qu'une lance à incendie pulvérise de l'eau", explique Hakkila. "Le jet se comporte plus comme un fluide que comme un objet solide, et un observateur qui pourrait voir l'ensemble du jet le verrait comme étant courbé plutôt que droit. Le mouvement de la buse fait que la lumière provenant de différentes parties du jet nous atteint à des vitesses différentes. fois, et cela peut être utilisé pour mieux comprendre le mécanisme par lequel le jet produit de la lumière, ainsi qu'un laboratoire pour étudier les effets de la relativité restreinte. "