Des chercheurs de l’Observatoire de Purple Mountain et de l’Institut national italien d’astrophysique ont développé une nouvelle façon de mesurer les sources UV à l’aide du satellite Swift/UVOT et ont identifié GRB 220101A comme l’éruption ultraviolette/optique la plus brillante jamais observée. Cette découverte suggère un processus astrophysique unique et remet en question les connaissances antérieures sur les sursauts ultraviolets/optiques. (Concept artistique d’un sursaut gamma.)
Des scientifiques de l’Observatoire de la Montagne Pourpre (PMO) de l’Académie chinoise des sciences et de l’Institut national italien d’astrophysique ont introduit une nouvelle méthode pour mesurer les sources modérément saturées du télescope optique ultraviolet à bord du satellite Swift (Swift/UVOT). De plus, ils ont identifié GRB 220101A comme l’éruption ultraviolette/optique la plus énergétique jamais détectée.
Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Astronomie naturelle.
Les sursauts gamma (GRB) sont les explosions les plus violentes de l’univers. Leur rayonnement rapide se situe principalement dans la bande douce des rayons gamma et dure brièvement (c’est-à-dire de quelques millisecondes à des heures au maximum). L’émission rapide est ensuite suivie par l’émission de rayons X, optiques et radiorémanentes, qui dure des semaines, voire des années.
L’émission optique rapide de GRB 080319B a établi le record de luminosité à l’échelle de l’univers pour une émission ultraviolette/optique en 2008. Elle était si brillante qu’un observateur dans un endroit sombre pouvait la voir à l’œil nu. Le rayonnement optique de l’éruption du GRB 080319B a tracé la courbe de lumière des rayons gamma et donc l’activité du moteur central. Mais maintenant, GRB 220101A a battu le précédent record.
Le jour du Nouvel An 2022, le satellite Swift a détecté une nouvelle sursaute, GRB 220101A. Le redshift du GRB 220101A a été mesuré à 4,618. À un redshift aussi élevé, les photons optiques observés se trouvaient dans la bande ultraviolette et souffraient d’une absorption très importante. Par conséquent, le flux de rayonnement intrinsèque était environ 100 fois supérieur à la valeur observée. À peine 79 secondes après l’éclatement, Swift/UVOT a effectué une observation rapide de 150 secondes en mode événement dans la bande blanche.
Les chercheurs ont ensuite mené une analyse photométrique à haute résolution temporelle qui a révélé une évolution rapide du flux. En particulier, au moment de pointe, le télescope UVOT était déjà modérément saturé.
« Nous avons proposé une méthode de traitement des données UVOT, basée sur la fonction d’étalement des points du télescope, et vérifié qu’elle fournit effectivement des mesures de flux fiables », a déclaré le professeur FAN Yizhong du PMO, l’auteur correspondant de l’étude. Après les corrections appropriées de distance et d’absorption, la magnitude absolue de l’émission ultraviolette/optique du GRB 220101A a atteint -39,4, ce qui en fait la seule source à ce jour avec une magnitude absolue supérieure à -39.
« C’est également la première fois que l’on détecte une éruption ultraviolette/optique extrêmement énergétique avec un télescope spatial », a ajouté le professeur FAN.
La luminosité de GRB 220101A est environ 400 quadrillions de fois celle du Soleil, ce qui bat le record de 14 ans détenu par GRB 080319B. Cela suggère également un nouveau processus astrophysique, démontrant la diversité des origines physiques des sursauts optiques-ultraviolets ultra-lumineux.
Le satellite sino-français Space Variable Objects Monitor (SVOM), dont le lancement est prévu début 2024, devrait être capable de détecter des éruptions ultraviolettes/optiques extrêmement énergétiques à des redshifts encore plus élevés.
