Une raie d’émission à ~10 MeV dans le sursaut gamma GRB 221009A

L’émission de sursauts gamma (GRB) est approximée par une somme de lois de puissance. Dans certains cas, des raies d’absorption et d’émission sont observées, mais avec une faible signification (moins de cinq sigma). Il est publié dans le magazine Science la première observation à plus de six sigma d’une raie d’émission à environ 10 MeV dans le sursaut gamma GRB 221009A (observée le 9 octobre 2022 par le télescope spatial Fermi). Émise par une galaxie à z = 0,151, son énergie est estimée à 10⁵⁵ erg (ergs), avec un pic de luminosité à 10⁵⁴ erg/s (ergs par seconde). La raie spectrale à ~10 MeV n’est observée qu’entre 280 et 320 secondes lors d’une longue rafale qui a duré 460 secondes avec des énergies comprises entre 8 keV et 40 MeV ; La figure montre le spectre énergétique entre 290 et 295 s (à gauche) et entre 300 et 320 s (à droite). La signification locale est de 6,2 sigmas entre 280 et 300 s et de 11 sigmas entre 300 et 320 s, et de 13 sigmas entre 280 et 320 s. L’énergie maximale diminue entre 280 et 320 secondes de 12,56 ± 0,30 MeV à 6,20 ± 0,67 MeV. La raie est interprétée comme le résultat de l’annihilation de paires électron-positron, produit de l’interaction entre paires de photons. Les études futures devront confirmer cette interprétation.

Les longs GRB sont le résultat de l’effondrement d’une étoile massive pour donner naissance à un trou noir ; L’énergie de rotation conduit à la formation d’un jet ultrarelativiste, que l’on observe lorsqu’il pointe vers la Terre. L’article propose plusieurs explications possibles pour la raie observée, mais toutes sont exclues sauf une : des paires de photons de haute énergie qui s’annihileraient, donnant naissance à des paires électron-positron, qui à leur tour s’annihileraient, donnant lieu à l’émission observée. . Pour que la raie soit observée à ∼ 10 MeV, l’annihilation doit se produire dans la région du jet où le facteur de Lorentz est modéré, γ ∼ 20, à une distance radiale r ∼ 10¹⁵ cm du trou noir qui entraîne le jet. Pour l’énergie du GRB 221009A, une valeur minimale de γ ≳ 100 est estimée (elle a été estimée entre 200 et 1000 dans d’autres articles). Il est suggéré que dans certaines régions et temporairement, des « grumeaux » lents pourraient apparaître dans le jet avec γ ∼ 20, nécessaires pour expliquer la ligne observée. Ces « grumeaux » pourraient être liés à la propagation d’ondes de choc rapides traversant des régions plus lentes.

Observer cette raie spectrale dans un GRB est très intéressant. Mais, comme je l’ai déjà mentionné, des études plus détaillées sont nécessaires pour confirmer que son origine est l’antimatière présente dans le jet (comme l’ont proclamé la plupart des médias qui ont fait écho à cette nouvelle). L’article est Maria Edvige Ravasio, Om Sharan Salafia,…, Gabriele Ghisellini, « Une raie d’émission méga-électron-volt dans le spectre d’un sursaut gamma », Science 385 : 452-455 (25 juillet 2024), doi : https://doi.org/10.1126/science.adj3638, arXiv:2303.16223 [astro-ph.HE] (28 mars 2023). Dans Science Cet article a été reçu le 23 juin 2023, mais n’a été accepté que le 14 juin 2024 ; Tout laisse penser à un examen par les pairs compliqué, peut-être parce que l’hypothèse proposée sur l’origine de la lignée est assez faible.