La Terre est frappée par un sursaut gamma historique provenant de l’explosion d’une étoile

Des sursauts gamma massifs ont été découverts par Télescope spatial intégré de l’ESA, frapper le sol. L’explosion a provoqué d’importantes perturbations dans l’ionosphère de notre planète. De telles perturbations sont généralement associées à des événements de particules énergétiques sur le Soleil, mais cet événement était le résultat de l’explosion d’une étoile située à environ deux milliards d’années-lumière. L’analyse de l’impact de l’explosion peut fournir des informations sur les extinctions massives de l’histoire de la Terre.

Détection des sursauts gamma les plus brillants

Le 9 octobre 2022, à 14 h 21 GMT/15 h 21 CEST, un sursaut gamma (GRB) extrêmement brillant et de longue durée a été détecté par plusieurs satellites à haute énergie en orbite proche de la Terre, dont le satellite Lunar Integral de l’ESA. une tâche.

L’impression artistique représente l’impact d’un puissant sursaut gamma qui a gravement perturbé l’ionosphère de notre planète. C’est le résultat d’un sursaut gamma (GRB) résultant de l’explosion en supernova d’une étoile dans une galaxie située à environ deux milliards d’années-lumière. Source : ESA/ATG Europe ; CC BY-SA 3.0 IGO

Le Laboratoire international d’astrophysique des rayons gamma (INTEGRAL) a été lancé par l’Agence spatiale européenne en 2002 et détecte depuis lors des sursauts gamma presque tous les jours. Cependant, GRB 221009A, comme on appelle l’explosion, n’est pas inhabituel. “Il s’agit probablement du sursaut gamma le plus brillant que nous ayons jamais détecté”, a déclaré Mirco Piersanti, de l’Université de L’Aquila en Italie, et auteur principal de l’équipe qui a publié ces résultats.

Comprendre les sursauts gamma

Les sursauts gamma étaient autrefois un événement mystérieux, mais on sait maintenant qu’ils sont l’effusion d’énergie d’une explosion stellaire appelée supernova, ou de la collision de deux étoiles à neutrons très denses.

“Nous mesurons les sursauts gamma depuis les années 1960, et ce sont les plus puissants jamais mesurés”, a déclaré le co-auteur Pietro Ubertini, de l’Institut national d’astrophysique de Rome, en Italie, et chercheur principal de l’instrument IBIS d’Intergral. Si fort que son concurrent le plus proche est dix fois plus faible. Statistiquement, un GRB puissant comme le GRB 221009A n’atteint la Terre qu’une fois tous les 10 000 ans.

Impact sur l’ionosphère terrestre

Pendant les 800 secondes où les rayons gamma ont frappé, l’explosion a fourni suffisamment d’énergie pour activer les détecteurs de foudre en Inde. Des appareils allemands ont capté des signaux indiquant que l’ionosphère terrestre avait été perturbée pendant plusieurs heures par l’explosion. Cette énorme énergie a donné à l’équipe l’idée de rechercher l’impact de l’explosion sur l’ionosphère terrestre.

L’ionosphère est la couche de la haute atmosphère terrestre qui contient des gaz chargés électriquement appelés…

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>Plasma. La hauteur varie de 50 km à 950 km. Les chercheurs appellent cela la face supérieure de l’ionosphère au-dessus de 350 km et la face inférieure de l’ionosphère en dessous. L’ionosphère est si fragile que les vaisseaux spatiaux peuvent en orbiter presque entièrement.

Première observation de perturbations ionosphériques sur la face supérieure

L’un de ces engins spatiaux est le satellite sismique électromagnétique chinois (CSES), également connu sous le nom de Zhangheng, une mission spatiale sino-italienne. Il a été lancé en 2018 et surveille la partie supérieure de l’ionosphère pour détecter les changements dans son comportement électromagnétique. Sa mission principale est d’étudier la relation possible entre les changements dans l’ionosphère et l’apparition d’événements sismiques tels que les tremblements de terre, mais elle peut également étudier l’influence de l’activité solaire sur l’ionosphère.

Mirko et Petro faisaient tous deux partie de l’équipe scientifique du CSES et ils ont réalisé que si l’explosion du GRB provoquait une perturbation, le CSES devrait se pencher sur la question. Mais ils ne pouvaient pas en être sûrs. “Nous avons recherché cet effet sur d’autres sursauts gamma dans le passé, mais nous n’avons rien vu”, a déclaré Pietro.

Cette illustration montre les composants d’un long sursaut gamma, le type le plus courant. Le noyau d’une étoile massive (à gauche) s’effondre pour former un trou noir, envoyant un flux de particules traversant l’étoile effondrée et s’éloignant dans l’espace à une vitesse proche de celle de la lumière. Le rayonnement à travers le spectre provient d’un gaz ionisé chaud (plasma) près du trou noir nouveau-né, de collisions entre des coquilles de gaz en mouvement rapide à l’intérieur du jet (ondes de choc internes) et du bord d’attaque du jet lorsqu’il se déplace vers le haut et interagit. . avec son environnement (onde de choc externe). Source : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Dans le passé, il a été observé que les GRB avaient un impact sur la partie inférieure de l’ionosphère la nuit, lorsque l’influence solaire est supprimée, mais jamais sur la partie supérieure. Cela donne à penser qu’au moment où l’explosion atteint la Terre, l’explosion du GRB n’est plus assez forte pour provoquer des changements dans la conductivité ionosphérique entraînant des différences dans le champ électrique.

Mais cette fois, lorsque les scientifiques l’ont examiné, leur chance a été différente. L’effet est clair et puissant. Pour la première fois, ils ont observé de violentes perturbations sous la forme de fortes variations du champ électrique dans la partie supérieure de l’ionosphère. “Tellement fabuleux. “Nous pouvons voir des choses se produire dans l’espace, mais elles ont également un impact sur Terre”, a déclaré Eric Kolkers, scientifique du projet de l’ESA.

Les effets des sursauts gamma sont à long terme

Plus précisément, cette explosion s’est produite dans une galaxie située à environ 2 milliards d’années-lumière – il y a deux milliards d’années – mais elle disposait encore de suffisamment d’énergie pour impacter la Terre. Bien que le Soleil soit généralement la principale source de rayonnement suffisamment puissant pour affecter l’ionosphère terrestre, les GRB déclenchent des instruments généralement dédiés à l’étude des grandes explosions dans l’atmosphère du Soleil, connues sous le nom d’éruptions solaires. “Il est à noter que cette perturbation a affecté les couches inférieures de l’ionosphère terrestre, situées à seulement des dizaines de kilomètres au-dessus de la surface de notre planète, laissant une signature similaire à une grande éruption solaire”, a déclaré Laura Hayes, l’une des chercheuses. et physicien solaire à l’Agence spatiale européenne.

Les implications sur le terrain

Ce signe apparaît sous la forme d’une ionisation accrue dans la partie inférieure de l’ionosphère. Il est détecté dans les signaux radio à très basse fréquence qui rebondissent entre la Terre et la basse ionosphère terrestre. “En gros, nous pouvons dire que l’ionosphère se “déplace” vers des altitudes plus basses, et nous le constatons grâce à la façon dont les ondes radio rebondissent le long de l’ionosphère”, explique Laura, qui Ces résultats sont publiés En 2022.

Cela renforce l’idée que les supernovae dans notre galaxie pourraient avoir des conséquences plus graves. “Il existe de nombreuses controverses concernant les conséquences possibles des sursauts gamma dans notre galaxie”, a déclaré Mirko.

Dans le pire des cas, l’explosion aurait non seulement un impact sur l’ionosphère, mais pourrait également endommager la couche d’ozone, permettant ainsi aux dangereux rayons ultraviolets du soleil d’atteindre la surface de la Terre. Il existe des spéculations selon lesquelles de tels effets seraient probablement à l’origine de plusieurs événements d’extinction massive survenus sur Terre dans le passé. Mais pour étudier cette idée, nous avons besoin de plus de données.

Maintenant qu’ils savent exactement quoi rechercher, l’équipe a commencé à examiner les données collectées par le CSES et à les connecter à d’autres sursauts gamma observés par Integral. Bien qu’elles ne puissent remonter qu’à 2018, date du lancement du CSES, des missions de suivi sont déjà prévues, garantissant qu’une nouvelle fenêtre passionnante sur la manière dont la Terre interagit, même avec l’univers très lointain, restera désormais ouverte.

Références : “Bukti gangguan medan listrik ionik atas yang terkait dengan ledakan sinar gamma” par Mirko Bersanti, Pietro Ubertini, Roberto Battiston, Angela Bazzano, Giulia D’Angelo, James J. Ruddy, Piero Diego, Zima Zerin, Roberto Amendola, Davide Padoni , Simona Bartucci, Stefania Pioli, Igor Bertillo, William J. Berger, Donatella Campana, Antonio Ciccone, Piero Cipollone, Silvia Colli, Livio Conti, Andrea Contin, Marco Cristoforetti, Fabrizio De Angelis, Cinzia Di Donato, Christian De Santis, Andrea De Luca, Emiliano Fiorenza, Francesco Maria Follega, Giuseppe Gebbia, Roberto Yoba, Alessandro Lega, Marco Lolli, Bruno Martino, Matteo Martucci, Giuseppe Massiantonio, Matteo Mergi, Marco Messi, Alfredo Morbidini, Coralie Neubuser, Francesco Nozzoli, Fabrizio Nocelli, Alberto Oliva , Giuseppe Autriche, Francesco Palma, Federico Palmonari, Beatrice Panico, Emanuele Babini, Alexandra Parmentier, Stefania Percibali, Francesco Perfetto, Alessio Perinelli, Piergio Picozza, Michele Pozzato, Gianmaria Ribustini, Dario Ricciotti, Esther Ricci, Marco Ricci, Sergio P. Ricciarini , Andrea Rossi, Zuleika Sahnoun, Umberto Savino, Valentina Scotti, Zhuhui Chen, Alessandro Sotgio, Roberta Sparvoli, Silvia Tovani, Nello Vertoli, Veronica Villona, ​​​​Vincenzo Vitale, Ugo Zanoni, Simona Zuffoli par Paolo Zuccone, 14 novembre 2023 , deux : 10.1038/s41467-023-42551-5