Sursauts gamma, intenses explosions de lumière, sont les événements les plus brillants jamais observés dans l'univers – qui ne durent pas plus de quelques secondes ou minutes. Certains sont si lumineux qu'ils peuvent être observés à l'œil nu, comme le sursaut "GRB 080319B" découvert par la mission Swift GRB Explorer de la NASA le 19 mars, 2008.

Mais malgré le fait qu'ils soient si intenses, les scientifiques ne savent pas vraiment ce qui cause les sursauts gamma. Il y a même des gens qui pensent que certains d'entre eux pourraient être des messages envoyés par des civilisations extraterrestres avancées. Pour la première fois, nous avons réussi à recréer une mini-version d'un sursaut gamma en laboratoire, ouvrant ainsi une toute nouvelle façon d'étudier leurs propriétés. Notre recherche est publiée dans Lettres d'examen physique .

Une idée de l'origine des sursauts gamma est qu'ils sont en quelque sorte émis lors de l'émission de jets de particules libérés par des objets astrophysiques massifs, comme les trous noirs. Cela rend les sursauts gamma extrêmement intéressants pour les astrophysiciens – leur étude détaillée peut dévoiler certaines propriétés clés des trous noirs dont ils proviennent.

Les faisceaux dégagés par les trous noirs seraient majoritairement composés d'électrons et de leurs compagnons "antimatière", les positons - toutes les particules ont des homologues d'antimatière qui sont exactement identiques à eux-mêmes, uniquement avec charge opposée. Ces poutres doivent être solides, champs magnétiques auto-générés. La rotation de ces particules autour des champs émet de puissantes rafales de rayonnement gamma. Ou, au moins, c'est ce que prédisent nos théories. Mais nous ne savons pas réellement comment les champs seraient générés.

Malheureusement, il y a quelques problèmes dans l'étude de ces sursauts. Non seulement ils durent pendant de courtes périodes, mais, le plus problématique, ils sont originaires de galaxies lointaines, parfois même à des milliards d'années-lumière de la Terre (imaginez un un suivi de 25 zéros - c'est essentiellement ce qu'est un milliard d'années-lumière en mètres).

Cela signifie que vous comptez sur quelque chose d'incroyablement lointain qui se produit au hasard, et ne dure que quelques secondes. C'est un peu comme comprendre de quoi est faite une bougie, en n'apercevant que des bougies allumées de temps en temps à des milliers de kilomètres de vous.

Le laser le plus puissant au monde

Il a été récemment proposé que la meilleure façon de déterminer comment les sursauts gamma sont produits serait de les imiter dans des reproductions à petite échelle en laboratoire - en reproduisant une petite source de ces faisceaux d'électrons-positons et en regardant comment ils évoluent lorsqu'ils sont laissés. par eux-même. Notre groupe et nos collaborateurs des USA, La France, ROYAUME-UNI, et la Suède, a récemment réussi à créer la première réplique à petite échelle de ce phénomène en utilisant l'un des lasers les plus intenses sur Terre, le laser Gémeaux, hébergé par le Rutherford Appleton Laboratory au Royaume-Uni.

Quelle est l'intensité du laser le plus intense sur Terre ? Prenez toute l'énergie solaire qui frappe la Terre entière et compressez-la en quelques microns (essentiellement l'épaisseur d'un cheveu humain) et vous obtenez l'intensité d'un tir laser typique des Gémeaux. Tirer ce laser sur une cible complexe, nous avons pu sortir des copies ultra-rapides et denses de ces jets astrophysiques et faire des films ultra-rapides de leur comportement. La réduction d'échelle de ces expériences est spectaculaire :prenez un vrai jet qui s'étend même sur des milliers d'années-lumière et comprimez-le à quelques millimètres.

Dans notre expérience, nous avons pu observer, pour la première fois, certains des phénomènes clés qui jouent un rôle majeur dans la génération des sursauts gamma, comme l'auto-génération de champs magnétiques qui ont duré longtemps. Ceux-ci ont pu confirmer certaines prédictions théoriques majeures de la force et de la distribution de ces champs. En bref, notre expérience confirme de façon indépendante que les modèles actuellement utilisés pour comprendre les sursauts gamma sont sur la bonne voie.

L'expérience n'est pas seulement importante pour l'étude des sursauts gamma. La matière composée uniquement d'électrons et de positons est un état de la matière extrêmement particulier. La matière normale sur Terre est majoritairement constituée d'atomes :un lourd noyau positif entouré de nuages ​​de lumière et d'électrons négatifs.

En raison de l'incroyable différence de poids entre ces deux composants (le noyau le plus léger pèse 1836 fois l'électron) presque tous les phénomènes que nous vivons dans notre vie quotidienne proviennent de la dynamique des électrons, qui sont beaucoup plus rapides à répondre à toute entrée externe (lumière, autres particules, champs magnétiques, vous l'appelez) que les noyaux. Mais dans un faisceau électron-positon, les deux particules ont exactement la même masse, ce qui signifie que cette disparité dans les temps de réaction est complètement effacée. Cela amène à une quantité de conséquences fascinantes. Par exemple, le son n'existerait pas dans un monde électron-positon.

Jusqu'ici tout va bien, mais pourquoi devrions-nous tant nous soucier d'événements si lointains ? Il y a en effet plusieurs raisons. D'abord, comprendre comment se forment les sursauts gamma nous permettra d'en savoir beaucoup plus sur les trous noirs et ouvrira ainsi une grande fenêtre sur la naissance de notre univers et son évolution.

Mais il y a une raison plus subtile. SETI - Search for Extra-Terrestrial Intelligence - recherche des messages de civilisations extraterrestres en essayant de capturer des signaux électromagnétiques de l'espace qui ne peuvent pas être expliqués naturellement (il se concentre principalement sur les ondes radio, mais les sursauts gamma sont également associés à un tel rayonnement).

Bien sûr, si vous placez votre détecteur pour rechercher des émissions de l'espace, vous obtenez énormément de signaux différents. Si vous voulez vraiment isoler les transmissions intelligentes, il faut d'abord s'assurer que toutes les émissions naturelles sont parfaitement connues pour qu'elles puissent être exclues. Notre étude aide à comprendre les émissions de trous noirs et de pulsars, pour que, chaque fois que nous détectons quelque chose de similaire, nous savons qu'il ne vient pas d'une civilisation étrangère.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.