Un sursaut gamma très particulier avait été détecté le 25 décembre 2010 par le télescope spatial Swift de la NASA. Presque un an plus tard, deux équipes d'astronomes déterminent deux scénarios différents sur les causes de cette "explosion de Noël". Une comète ou une géante rouge serait à l'origine de ce phénomène.

 Les sursauts gamma ou GRB sont les explosions les plus lumineuses de l'univers, elles émettent plus d'énergie en quelques secondes que notre Soleil durant toute son existence. Ce sursaut gamma, connu sous la référence GRB101225A, a été également appellé "l'éclat de Noël". Après de nombreuses analyses des résultats par les astronomes, deux scénarios radicalement différents tentent d'expliquer le phénomène.

1er scénario du sursaut gamma causé par une géante rouge et un étoile à neutrons.

Crédits images : NASA.

 Ce que "l'éclat de Noël" semble nous dire, c'est que la famille des sursauts gamma est bien plus diversifiée qu'il n'y parait", a déclaré Christina Thoene, spécialiste en supernovae à l'Institut d'astrophysique d'Andalousie à Grenade en Espagne. "C'est seulement par la détection rapide d'une centaine de GRB, que l'on peut capturer quelques membres plus excentriques de ce type d'évènement." Dans les deux scénarios un élément commun est la présence d'une étoile à neutrons, le noyau résiduel d'une étoile (plus massive que le Soleil) ayant explosé en supernovae.

Lorsque le carburant de l'étoile est épuisé (l'hydrogène puis l'hélium), elle s'effondre sous son propre poids, comprimant son cœur. Cette étoile, dont la masse équivaut à 500 000 fois celle de la Terre, se retrouve compressée dans une sphère minuscule de la taille d'une grande ville.Ce sursaut gamma a été découvert dans la constellation d'Andromède par le télescope spatial Swift de la NASA à 7h38 (heure légale française) le 25 décembre 2010. L'émission de rayons gamma a duré environ 28 minutes, ce qui est exceptionnellement long pour ce type de phénomène. Le télescope spatial Hubble avait réussi à observer le phénomène pendant quelques minutes mais les observatoires aux sols n'avaient pas pu déterminer la distance de l'objet par manque de temps.

L' équipe de Christina Thoene a émise deux hypothèses : L'explosion serait survenue dans un système binaire exotique où une étoile à neutrons orbitait autour d'une géante rouge en phase d'expansion. Les couches supérieures de la géante rouge ont alors englouti l'étoile à neutrons dont l'orbite était proche et rapide. Le coeur des deux étoiles se sont alors rapprochés à mesure que l'orbite de l'étoile à neutrons rétrécissait. Après seulement 5 révolutions soit environ 18 mois l'étoile à neutron à fusionner avec le coeur de la géante rouge.

Cette fusion a donné naissance à un trou noir puis une production de jets de particules s'échappant du trou noir à la vitesse proche de la lumière et enfin une faible explosion de supernovae. Les jets de particules ayant alors produits des rayonnements gamma visibles depuis la Terre pendant 28 minutes.

L'événement a eu lieu à environ 5,5 milliards d'années-lumière de distance, et l'équipe a détectée ce qui ressemble à une galaxie faible à proximité de l'endroit de l'explosion. "Le télescope spatial Hubble devrait pouvoir nous dévoiler la nature exact du lieu de l'émission dans les prochaines semaines", a déclaré Sergio Campana. "Si c'est bien une galaxie, ce serait une preuve pour le modèle binaire. Mais il est possible également que le télescope à rayon X Chandra de la NASA puisse détecter une source ponctuelle de rayons X ou la présence d'un pulsar dans les émissions radios captées aux sols, ce qui ne validerait pas cette 1ère hypothèse.

Sursaut gamma, 2ème scénario : un impact de comète sur une étoile à neutrons.

Crédits image : NASA.

C'est pour cette raison que l'équipe de Sergio Campana soutient un modèle alternatif qui implique la présence d'une grande comète ayant subit une fragmentation brutale par l'étoile à neutrons. La comète située à environ 10 000 années lumières se serait écrasée sur la surface de l'étoile suivi par de gros débris. Ce second scénario nécessite la rupture d'un objet ayant une masse équivalente à la moitié de la planète naine Cérès, située dans la ceinture d'astéroïde du système solaire.

Ce type de comète géante, situé loin de l'étoile à neutrons, pourrait avoir survécu à la supernova qui a formé l'étoile à neutrons. Les émissions gamma se sont produites lorsque les débris de la comète sont tombés sur l'étoile. L'amas de matériaux cométaire aura probablement créer un disque autour de l'étoile à neutrons retombant peu à peu sur l'étoile. Expliquant ainsi les variations de rayons X détectées par le télescope spatial Swift, qui ont duré plusieurs heures.