Lorsque des étoiles lointaines explosent, elles envoient des éclairs d’énergie appelés sursauts gamma qui sont suffisamment brillants pour que les télescopes sur Terre puissent les détecter. L'étude de ces impulsions, qui peuvent également provenir de la fusion de certains objets astronomiques exotiques tels que des trous noirs et des étoiles à neutrons, peut aider les astronomes comme moi à comprendre l'histoire de l'univers.
Les télescopes spatiaux détectent en moyenne un sursaut gamma par jour, s'ajoutant aux milliers de sursauts détectés au fil des années, et une communauté de bénévoles rend possible la recherche sur ces sursauts.
Le 20 novembre 2004, la NASA a lancé l'observatoire Neil Gehrels Swift, également connu sous le nom de Swift. Swift est un télescope spatial multi-longueurs d'onde que les scientifiques utilisent pour en savoir plus sur ces mystérieux éclairs de rayons gamma provenant de l'univers.
Les sursauts gamma ne durent généralement que très peu de temps, de quelques secondes à quelques minutes, et la majorité de leur émission se fait sous forme de rayons gamma, qui font partie du spectre lumineux que nos yeux ne peuvent pas voir. Les rayons gamma contiennent beaucoup d'énergie et peuvent endommager les tissus humains et l'ADN.
Heureusement, l'atmosphère terrestre bloque la plupart des rayons gamma provenant de l'espace, mais cela signifie également que le seul moyen d'observer les sursauts gamma est à travers un télescope spatial comme Swift. Au cours de ses 19 années d’observations, Swift a observé plus de 1 600 sursauts gamma. Les informations qu'il collecte à partir de ces sursauts aident les astronomes au sol à mesurer les distances jusqu'à ces objets.
Les données de Swift et d’autres observatoires ont appris aux astronomes que les sursauts gamma sont l’une des explosions les plus puissantes de l’univers. Ils sont si brillants que des télescopes spatiaux comme Swift peuvent les détecter depuis tout l'univers.
En fait, les sursauts gamma font partie des objets astrophysiques les plus éloignés observés par les télescopes.
Parce que la lumière se déplace à une vitesse finie, les astronomes remontent le temps en regardant plus loin dans l'univers.
Le sursaut gamma le plus éloigné jamais observé s’est produit si loin que sa lumière a mis 13 milliards d’années pour atteindre la Terre. Ainsi, lorsque les télescopes ont pris des photos de ce sursaut gamma, ils ont observé l'événement tel qu'il se présentait il y a 13 milliards d'années.
Les sursauts gamma permettent aux astronomes d'en apprendre davantage sur l'histoire de l'univers, notamment sur l'évolution du taux de natalité et de la masse des étoiles au fil du temps.
Les astronomes savent désormais qu’il existe essentiellement deux types de sursauts gamma :longs et courts. Ils sont classés selon la durée de leurs impulsions. Les longs sursauts gamma ont des impulsions de plus de deux secondes, et au moins certains de ces événements sont liés aux supernovae, des étoiles qui explosent.
Lorsqu'une étoile massive, ou une étoile au moins huit fois plus massive que notre soleil, manque de carburant, elle explose en supernova et s'effondre en étoile à neutrons ou en trou noir.
Les étoiles à neutrons et les trous noirs sont extrêmement compacts. Si vous réduisiez le soleil entier à un diamètre d'environ 19 kilomètres, soit la taille de Manhattan, il serait aussi dense qu'une étoile à neutrons.
Certaines étoiles particulièrement massives peuvent également lancer des jets de lumière lorsqu’elles explosent. Ces jets sont des faisceaux de lumière concentrés alimentés par des champs magnétiques structurés et des particules chargées. Lorsque ces jets sont pointés vers la Terre, des télescopes comme Swift détecteront un sursaut gamma.
En revanche, les sursauts gamma courts ont des impulsions inférieures à deux secondes. Les astronomes soupçonnent que la plupart de ces courtes sursauts se produisent lorsque deux étoiles à neutrons ou une étoile à neutrons et un trou noir fusionnent.
Lorsqu'une étoile à neutrons s'approche trop près d'une autre étoile à neutrons ou d'un trou noir, les deux objets orbitent l'un autour de l'autre, se rapprochant de plus en plus à mesure qu'ils perdent une partie de leur énergie à cause des ondes gravitationnelles.
Ces objets finissent par fusionner et émettent des jets courts. Lorsque les jets courts sont pointés vers la Terre, les télescopes spatiaux peuvent les détecter sous forme de courts sursauts gamma.
Classer les rafales comme courtes ou longues n'est pas toujours aussi simple. Au cours des dernières années, les astronomes ont découvert des sursauts gamma courts et particuliers associés aux supernovae au lieu des fusions attendues. Et ils ont trouvé de longs sursauts gamma liés à des fusions plutôt qu'à des supernovae.
Ces cas déroutants montrent que les astronomes ne comprennent pas pleinement comment sont créés les sursauts gamma. Ils suggèrent que les astronomes ont besoin de mieux comprendre les formes des impulsions des rayons gamma pour mieux relier les impulsions à leurs origines.
Mais il est difficile de classer systématiquement la forme de l’impulsion, qui est différente de la durée de l’impulsion. Les formes d’impulsions peuvent être extrêmement diverses et complexes. Jusqu'à présent, même les algorithmes d'apprentissage automatique n'ont pas été capables de reconnaître correctement toutes les structures d'impulsions détaillées qui intéressent les astronomes.
Mes collègues et moi avons demandé l'aide de bénévoles de la NASA pour identifier les structures d'impulsions. Les volontaires apprennent à identifier les structures des impulsions, puis regardent les images sur leur propre ordinateur et les classent.
Nos résultats préliminaires suggèrent que ces volontaires, également appelés scientifiques citoyens, peuvent rapidement apprendre et reconnaître les structures complexes des impulsions de rayons gamma. L'analyse de ces données aidera les astronomes à mieux comprendre comment ces mystérieuses sursauts sont créés.
Notre équipe espère savoir si davantage de sursauts gamma dans l’échantillon remettent en question la précédente classification courte et longue. Nous utiliserons ces données pour sonder plus précisément l'histoire de l'univers grâce à des observations de sursauts gamma.
Ce projet de science citoyenne, appelé Burst Chaser, s'est développé depuis nos résultats préliminaires, et nous recrutons activement de nouveaux volontaires pour se joindre à notre quête visant à étudier les origines mystérieuses de ces sursauts.
Fourni par The Conversation
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original. 
