La collaboration internationale du CTAO a publié des résultats remarquables des observations de GRB 221009A – la rafale gamma la plus brillante (GRB) jamais enregistrée.
Les résultats ont été publiés dans Les lettres de journal astrrophysique.
La publication présente des observations approfondies menées en 2022 avec le prototype de télescope de grande taille (LST), le LST-1, lors de sa phase de mise en service à l'Observatoire Roque de Los Muchachos sur le site CTAO-NORT à La Palma, en Espagne. Les observations ont révélé un soupçon d'un excès dans le flux de rayons gamma, ce qui aide à fournir de nouvelles informations sur la nature énigmatique et complexe des GRB à des énergies très élevées.
Les résultats prennent en charge les modèles théoriques dans lesquels ces salves génèrent des jets structurés et multicouches où les particules sont accélérées.
Les GRB sont parmi les phénomènes les plus puissants de l'univers, libérant en quelques secondes d'énergie que le soleil émet sur toute sa vie. Comme leur nom l'indique, ils ont éclaté une phase brève et rapide, durée des secondes à quelques minutes, puis sont suivies d'une rémanence qui peut s'estomper en heures à des mois.
Les GRB sont classés comme courts ou longs en fonction de la durée de l'éclatement: on pense que les GRB longs sont liés à des supernovae exceptionnellement brillants, tandis que les GRB courts résultent probablement des collisions d'étoiles à neutrons.
Malgré leur luminosité intense, ces sources extragalactiques sont difficiles à détecter aux énergies les plus élevées parce que les rayons gamma qu'ils émettent s'affaiblissent sur les vastes distances qu'ils parcourent, ainsi qu'en raison de leur nature transitoire.
Le 9 octobre 2022, des observatoires spatiaux, tels que les satellites Fermi et Swift de la NASA, ont détecté un long GRB extrêmement brillant, nommé GRB 221009A. Surnommé le « bateau » (« le plus brillant de tous les temps »), la rafale était si intense qu'elle a saturé plusieurs instruments l'observant et a déclenché des observations de suivi à travers le monde.
Le télescope LST-1, situé sur le site du tableau nord du CTAO à La Palma (îles Canary, Espagne), a commencé à observer l'événement à seulement 1,33 jours après l'explosion initiale. S'étendant plus de 20 jours après le début du GRB, les observations avec le LST-1 ont permis à la LST collaboration d'identifier un excès de rayons gamma.
Bien que cet excès n'ait pas atteint le seuil requis sur le terrain pour réclamer une détection formelle, elle a permis à l'équipe d'établir des limites supérieures très contraignantes sur le flux de rayons gamma très haute énergie émis par la source. Ainsi, ces résultats marquent une étape importante vers le démêlage entre les modèles théoriques concurrents.
On pense que les GRB impliquent des jets ultra-rapides de plasma éjectés soit d'un trou noir, du reste de longs GRB, soit de la fusion des étoiles à neutrons, dans les GRB courts.
Cependant, le processus exact derrière la formation de jet reste un mystère majeur. Les données LST-1 soutiennent la théorie selon laquelle GRB 221009A a été alimenté par un jet complexe et structuré: un noyau étroit et ultra-rapide entouré d'une gaine de matériau plus large et plus lente.
Cela remet en question le jet « haut de chat » plus simple couramment utilisé dans des études antérieures et offre de nouvelles informations sur les mécanismes de formation des jets et la nature du moteur central.
Notamment, les données enregistrées comprennent des observations faites dans des conditions de clair de lune très brillantes, qui pose un défi important pour les télescopes Cherenkov en raison de leurs caméras sensibles. La pleine lune dans les heures qui ont suivi ont empêché le suivi rapide par d'autres télescopes Cherenkov, mais les solutions techniques développées par la LST Collaboration ont permis que le LST-1 soit le premier à observer la source dans le régime de rayons gamma très énergique.
Cela marque la première fois que le LST-1 a collecté des données dans des conditions aussi difficiles, ouvrant de nouvelles possibilités pour observer les phénomènes cosmiques transitoires même pendant les nuits de lune très brillantes.
Ces résultats démontrent la puissance des télescopes de nouvelle génération du CTAO pour explorer l'univers très énergique, inaugurant une nouvelle ère où les chercheurs peuvent sonder le fonctionnement interne des sources cosmiques dans des détails sans précédent.
Alors que le CTAO continue de se développer – trois autres LST sont en cours de développement par la LST Collaboration sur le même site et la même construction commencera sur le site CTAO-South au Chili – les réseaux de configuration intermédiaires seront bientôt opérationnels dans les deux hémisphères.
Avec une sensibilité sans précédent, ces sous-ensembles de télescopes amélioreront déjà notre capacité à étudier les GRB et autres phénomènes extrêmes. De manière complémentaire, le déploiement réussi de gestionnaires d'alerte permet des réponses automatiques, ce qui réduit encore les temps de réaction de suivi pour les événements transitoires.
