Les rafales de rayons gamma (GRB) sont les événements les plus énergiques jamais observés dans l'univers. Ces explosions puissantes peuvent briller un quintillion (1018) fois plus brillant que le soleil. Depuis qu'ils ont été détectés pour la première fois en 1967 par les satellites Vela 3 et 4, qui ont été conçus pour détecter les détonations nucléaires, les astronomes ont recherché l'origine de ces événements. À l'heure actuelle, il est généralement admis que les GRB de longue durée sont causés par l'effondrement des étoiles massives, tandis que les rafales de courte durée sont causées par la fusion d'objets binaires (étoiles à neutrons et / ou trous noirs).
Les astronomes ont récemment examiné comment ces événements puissants pourraient être utilisés pour examiner la formation d'étoiles dans les premières galaxies et mesurer les distances cosmiques. Dans un article récent, une équipe de scientifiques américains et hongrois propose d'utiliser GRBS pour sonder la structure à grande échelle de l'univers. Comme ils l'expliquent, cette méthode pourrait permettre aux astronomes et aux cosmologues de résoudre les questions sans réponse concernant les modèles cosmologiques actuels et la structure de l'univers.
La recherche a été menée par Istvan Horvath, professeur de physique et de sciences naturelles à l'Université nationale de service public (NUPS) à Budapest, en Hongrie. Il a été rejoint par des collègues de l'Université Nups, Eötvös, The Research Center for Astronomy and Earth Sciences à l'Observatoire de Konkoly, Université de Debrecen, le Centre for Space Plasma and Aeronomic Research (SCPA) University of Alabama à Huntsville. Les résultats sont publiés dans la revue Univers.
Selon les modèles cosmologiques standard, l'univers est homogène et isotrope à grande échelle, ce qui signifie qu'il semble similaire dans chaque emplacement et direction et n'a pas de centre spécifique. Ceci est connu comme le principe cosmologique, qui est dérivé du principe copernicien, qui soutient qu'aucune position dans l'univers n'est unique ou spéciale.
Cependant, plusieurs structures cosmiques qui remettent en question ce principe ont été observées à l'aide de GRB et d'autres objets lumineux. Cela comprend « Giant Arc » de Lopez, une galaxie clustering couvrant environ 3,3 milliards d'années-lumière d'espace.
Comme les auteurs le notent, les GRB sont si brillants qu'ils peuvent être observés à de grandes distances. En utilisant des instruments actuels, les GRB ont été détectés à des décalages vers le rouge de Z = 7 ou plus, correspondant à des distances cosmiques d'environ 13 milliards d'années-lumière.
Ces dernières années, les astronomes ont utilisé ces événements pour détecter d'autres surnisités, y compris des grappes de galaxies comme la grande paroi Sloan, la paroi du pole sud et le supercluster King Ghidorah. Ensuite, il y a la grande paroi Hercules – Corona Borealis (Hercrbgw), la plus grande structure cosmique jamais observée (mesurant environ 10 milliards d'années-lumière de diamètre).
Comme l'explique l'équipe, en supposant que les grandes régions anisotropes sont courantes dans l'univers, les GRB pourraient être utilisés pour les explorer. Alors que les études antérieures sur les GRB ont montré de légères anisotropies dans la distribution de la matière, ces efforts étaient compliqués car les premiers instruments ne pouvaient pas mesurer les distances de GRB. Ce problème a été résolu lorsque les astronomes ont découvert que les décalages vers le rouge pouvaient être mesurés en fonction des observations de rémanentes GRB.
De plus, la nature transitoire des GRB signifie que seules des parties de toutes les structures à grande échelle peuvent être observées à tout moment. La clé ici est de mener des observations intégrées dans le temps de rafales, qui fourniront des échantillons plus importants qui peuvent être utilisés pour mesurer les structures et les comparer à la moyenne universelle. Pour l'équipe, cela consistait à utiliser des bases de données GRB qui comprenaient des mesures de leur position, de leurs rémanentés et de leurs décalages vers le rouge.
La plupart d'entre eux ont été détectés par l'Observatoire Swift de Neil Gehrels de la NASA et le télescope spatial à rayons Gamma Fermi. Dans le même temps, les décalages vers les rouges ont été principalement obtenus à partir de l'index en ligne de rafale gamma-rayon (GRBOX), des données mises à jour du réseau de coordonnées Gamma-Ray (GCN) et de l'ensemble de données accessible au public compilé par Jochen Greiner du Max-Planck-institut pour Extraterrestrial Physics (MPE). À partir de ces sources, ils ont identifié 542 GRB avec des décalages vers le rouge avec précision et des emplacements angulaires connus.
Parmi ceux-ci, 262 étaient situés dans l'hémisphère galactique du nord, où ils ont concentré leur analyse (et où se trouve le Hercrbgw). Dans les travaux antérieurs, Horvath et ses collègues ont identifié trois clusters dans cette structure. Dans cette dernière étude, ils ont identifié un quatrième cluster englobant le troisième qui contenait 110 à 120 GRB et a duré une plage de décalage vers le rouge plus grande que les deux précédents (0,33 ≤ z ≤ 2,43). Comme ils l'ont conclu, ces résultats suggèrent que Hercrbgw est significativement plus grand en taille radiale qu'on ne le pensait précédemment.
Leurs résultats démontrent en outre le potentiel d'utiliser GRBS pour sonder les distances, la structure et d'autres paramètres cosmiques. Cependant, ils notent également que leur étude a été soumise à des biais et à des questions non résolues sur la distribution spatiale des GRB. « Par conséquent, des anomalies à grande échelle dans la distribution spatiale GRB peuvent exister qui ne sont pas nécessairement observées dans d'autres objets cosmiques », ont-ils déclaré. « Des observations détaillées sont nécessaires pour obtenir une solution satisfaisante à ce problème. »
