RAYONNEMENT COSMIQUE Rayons gamma cosmiques

Propriétés des sursauts gamma

Les sursauts gamma sont caractérisés par une émission brève (les plus courts durent quelques millièmes de seconde, les plus longs 1 000 secondes environ) dont le profil temporel peut varier considérablement d'un événement à l'autre. On observe dans certains cas un pic unique d'intensité, en général dissymétrique, avec une montée rapide et un déclin beaucoup plus lent. Plus souvent, le profil est complexe, avec plusieurs pics se chevauchant partiellement. Les propriétés spectrales sont plus simples et uniformes. Dans la plupart des sursauts, l'essentiel de l'énergie est transportée par des photons autour de quelques centaines de kiloélectronvolts. Certaines corrélations ont par ailleurs été découvertes entre les propriétés temporelles et les propriétés spectrales. Ainsi, les sursauts de courte durée apparaissent plus durs, c'est-à-dire qu'ils contiennent une proportion plus importante de photons de haute énergie.

Un des résultats les plus spectaculaires de l'expérience B.A.T.S.E. est également d'avoir fourni la carte donnant la distribution des sursauts sur le ciel. Ceux-ci sont répartis uniformément (leur distribution est dite isotrope), ce qui exclut qu'ils proviennent d'objets se trouvant dans le disque de notre Galaxie. Dans ce cas, on devrait en effet observer une concentration de sources dans l'épaisseur du disque, c'est-à-dire dans la direction de la Voie lactée. Les seules possibilités compatibles avec l'isotropie consistent soit à placer les sursauts dans un grand halo sphérique autour de notre Galaxie, soit à les repousser à distance cosmologique (à plusieurs milliards d'années-lumière). Aux distances intermédiaires, l'Univers est en effet structuré en galaxies, en amas puis en superamas de galaxies et ce n'est qu'aux plus grandes échelles qu'il présente un aspect isotrope. La découverte, depuis 1997, de contreparties optiques de sursauts gamma a confirmé leur origine cosmologique.

La découverte des contreparties optiques

La mauvaise résolution des observations constitue un des problèmes principaux de l'astronomie gamma : quand un sursaut est détecté, sa position sur le ciel ne peut être déterminée au mieux qu'à quelques degrés près, ce qui représente un très grand domaine à explorer pour un télescope optique. Dans une « boîte » de plusieurs degrés, le nombre de sources est si important que l'éventuelle contrepartie optique d'un sursaut gamma est extrêmement difficile à identifier dans la foule des objets présents. Le satellite italo-néerlandais BeppoSAX a permis de contourner la difficulté. Ce satellite, essentiellement[...]