Actu - Un sursaut gamma pulvérise le record des explosions cosmiques

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La plus formidable explosion jamais observée vient d'être méticuleusment analysée. Convertissez en énergie la masse de cinq soleils : c'est ce que le sursaut GRB 080916C a libéré, sous forme de rayons X et gamma, en soixante secondes ! La luminosité a largement dépassé ce qu'auraient produit 8.000 étoiles explosant en supernovae. Pour les astrophysiciens, c'est une aubaine car cet événement fournit un test de la gravitation quantique.C'était le 16 septembre 2008 lorsque les instruments à bord du satellite Fermi ont détecté un sursaut gamma en direc...

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[alexein]

J'ai une question de novice...

L'explosion ayant eu lieu à 12,2 milliards d'année lumière, si l'on considère que des particules se sont déplacées quasiment à la vitesse de la lumière, il aurait fallu 12,2 milliards d'année pour qu'elles atteignent les instruments et que ceux-ci puissent les observer.

Donc, est-ce à dire que cette explosion a eu lieu il y a 12,2 milliards d'année?

Si ce n'est pas le cas et qu'elle soit plus récente, comment pouvons nous l'observer?

Pardon pour cette question de quelqu'un qui ne connaît rien ou presque à l'astronomie...

[mtheory]

Donc, est-ce à dire que cette explosion a eu lieu il y a 12,2 milliards d'année?

.

Bonjour,

Oui, c'est bien ça

[uneautreterre]

Oui, c'est bien ça

Pas tout à fait, quand même : les particules dont fait mention l'article et qui se déplacent à des vitesses relativistes (proches de celle de la lumière) sont des particules de matière. Les observations sont faites sur des photons, qui eux voyagent à la vitesse de la lumière, puisque les photons sont des particules de lumière.
Quel que soit l'objet que l'on regarde dans le ciel, la distance qui nous sépare de lui correspond au retard avec lequel on le voit, qu'il aille vite ou pas. (C'est ce qu'a démontré Einstein.) Ainsi, nous voyons les événements qui se produisent sur le Soleil avec environ 8 minutes de retard, car il est à 8 mn-lumière de nous.

En dehors de ça, le record pulvérisé par cette explosion est le record de luminosité enregistré par les instruments humains, pas un record absolu. Il est bon de préciser que la grosse majorité de l'énergie produite par une hypernova est concentrée dans un jet d'émission axial, un peu comme un laser. Et c'est là qu'est le miracle dont parle l'article : Si nous avons reçu autant de lumière, c'est que nous nous trouvons pile sur cet axe.

Ceci dit, l'explosion n'est pas à minimiser. Les astronomes disent qu'on a pu voir quelques minutes cette explosion produite aux confins de l'univers à l'oeil nu, dans ces régions où il faut des instruments de plusieurs mètres de diamètre pour deviner des galaxies. Et je ne pensais qu'une explosion pouvait expulser de la matière à une vitesse de 99,9999% celle de la lumière !

[A voir en vidéo sur Futura]

[humanino]

Bonjour,

Pas tout à fait, quand même : les particules dont fait mention l'article et qui se déplacent à des vitesses relativistes (proches de celle de la lumière) sont des particules de matière.

Je ne comprend pas ce que vous voulez dire. D'abord, je suis bien certain que Mtheory comprend ce que l'article veut dire Et pour cause, il en est l'auteur ! Ensuite, les rayons gamma, comme dit tres explicitement, sont bien des photons.

Les observations sont faites sur des photons, qui eux voyagent à la vitesse de la lumière, puisque les photons sont des particules de lumière. Quel que soit l'objet que l'on regarde dans le ciel, la distance qui nous sépare de lui correspond au retard avec lequel on le voit, qu'il aille vite ou pas. (C'est ce qu'a démontré Einstein.)

Vous avez completement manque le point essentiel de l'article. Si des photons sans masse mais a ultra-haute energie deviennent sensibles a la "structure quantique" de l'espace-temps, alors leur vitesse de propagation effective n'est plus celle de la lumiere. Et deux photons d'energies differentes produits au meme evenement pourrait alors nous arriver a des instants differents, effet minuscule mais que nous pourrions mesurer sur des distances cosmologiques avec des photons de telles energies.

Einstein n'a d'ailleurs pas "demontre" que les photons se deplacent tous a la "vitesse de la lumiere", il a postule que cette observation est un ingredient essentiel de toute theorie invariante sous les changements d'observateurs. Autrement dit, il a postule que le groupe d'invariance des equations de Maxwell est le bon groupe pour decrire une particule de masse nulle sous les symmetries elementaires de l'espace-temps (localement plat).

[alexein]

Merci pour ces éléments d'information, c'est passionnant.

Si je comprends bien ce principe de décalage entre le moment d'un évènement et le moment de son observation, j'en déduis que l'on ne pourra jamais observé l'explosion initiale du big bang. Est-ce bien ça? On ne pourra en observer que des effets indirects, ou des conséquences. Désolé d'utiliser des mots qui ne sont peut-être pas les plus appropriés...

Quelque chose m'échappe encore. J'ai lu que le big bang aurait eu lieu, il y a quelques 13,7 milliards d'année. "Intuitivement", cela me donne l'impression (fausse?) que le sursaut gamma dont parle l'article s'est produit "peu de temps" après le big bang et / ou dans une région proche de celui-ci. Ce que je n'arrive pas à saisir...

Si ce que je dis est exact, comment aurions-nous pu nous "éloigner" autant de cet évènement sursaut gamma alors qu'à l'époque où il s'est produit le système solaire n'existait même pas...?

Je ne sais pas si je m'explique clairement. Je vais essayer d'exprimer autrement la représentation, certainement fausse, que je me fais de tout ça.

Je m'imagine un point originel dans l'Univers d'où tout a commencé et tout est parti et qui correspondrait au "point" où s'est produit le big bang. Ensuite, je m'imagine que l'explosion du big bang s'est propagé dans "l'espace" comme une sphère en expansion.

J'ai lu que le système solaire avait été créé il y a 4,6 milliards d'année.
Soit, 13,7 - 4,6 = 9,1 milliards d'année après le big bang. A partir de là, et du point originel du big bang, centre de la sphère de l'univers, je m'imagine que le système solaire, se trouve quelque part sur une sphère imaginaire dont le rayon est égal à la distance qu'auront pu parcourir les différents éléments nécessaires à la formation du système solaire en 9,1 milliards d'années. Mais comme les éléments qui ont constitué le système solaire ne se déplace pas à la vitesse de la lumière, je me dis que forcément, en distance par rapport au point originel du big bang, nous sommes, nous avons parcouru, bien moins de 9,1 milliards d'années lumières.

Donc, j'ai pris un papier, j'ai tracé un 1er cercle de 13,7 de diamètre dont le centre est le point originel du big bang, un 2eme cercle de 9,1 de diamètre avec le même centre,en me disant que le système solaire ne pouvait pas être au delà de ce 2eme cercle. J'ai pris un point quelconque de ce 2eme cercle en supposant que ce soit le système solaire à partir duquel j'ai tracé un 3eme cercle de 12,2 de diamètre correspondant au sursaut gamma. Et je me suis dit que le sursaut gamma se situait quelque part sur la partie du 3éme cercle incluse dans le 1er cercle de 13,7 de diamètre.

En faisant tout cela, j'ai cru répondre en partie à mes 1eres questions. Mais, est-ce que je me représente sur le principe à peu près correctement la chose? Et à partir de là est-ce que l'on sait ou est-ce que l'on peut savoir combien de temps après le big bang ce sursaut gamma a eu lieu et dans quelle région de l'univers par rapport au point originel du big bang?

J'ai peur de mélanger beaucoup de choses, aussi merci pour votre indulgence...

[alexein]

Oups, je ne peux plus éditer mon précédent message. Je me suis trompé plusieurs fois en écrivant diamètre au lieu de rayon. Je me suis embrouillé car j'avais divisé les distances par 2 pour que ça rentre sur ma feuille.

[BioBen]

Oui, c'est bien ça

Si c'est la distance comobile....
Sur wikipedia ils mettent "The explosion took place 12.2 billion light-years (light travel distance) away. That means it occurred 12.2 billion years ago" alors que "Light travel distance (LTD). For values above 2 billion light years, this value does not equal the comoving distance or the angular diameter distance anymore, because of the expansion of the universe."

[Gilgamesh]

En effet, Fermi a enregistré des décalages de l’ordre de 5 secondes entre les temps d’arrivée de photons gamma de différentes énergies.


Very exciting

[uneautreterre]

@humanino

Je n'ai pas mis en doute les compétences de Mtheory. Le "oui c'est bien ça" répondait à la question de alexein qui comportait "... si l'on considère que des particules se sont déplacées quasiment à la vitesse de la lumière ..."
J'ai juste voulu préciser à alexein que la vitesse de propagation des particules était indépendante du raisonnement, qu'il ne fallait pas faire de confusion.
Einstein n'a rien démontré, on est d'accord. J'ai hésité avant de laisser ce mot, mais il était tard, je voulais aller au lit, je n'écrivais pas un article mais une précision pour un lecteur, et j'ai laissé, mea coulpa. Depuis, la science, elle, a démontré en grande partie que la théorie (on peut parler de paradigme) d'Einstein est bien vrai. (oui, oui, je sais que tu tu sais, mais ça peut intéresser des gens comme alexein qui semble avide de connaissance.)
J'ai complètement raté le point essentiel de l'article, dis-tu. Je veux bien te croire, mais peux-tu préciser quel est ce point essentiel STP ?
Merci bien.

[BioBen]

Very exciting

Pour l'instant l'explication la plus logique et la plus simple c'est quand même que ce décalage ait lieu pendant l'explosion et non pendant le trajet....

[mariposa]

J'ai complètement raté le point essentiel de l'article, dis-tu. Je veux bien te croire, mais peux-tu préciser quel est ce point essentiel STP ?
Merci bien.

Bonjour,

Il me semble qu'Humanino a bien développé le point en question. Je le reformule un tantinet différemment.

D'un point de vue "consensuel" un photon se propage à la vitesse c dans le vide quelle que soit son énergie (et donc sa fréquence).

On sait actuellement que la RG et peut-être même la RR sont du point de vue de la méthodologie théorique des particules élémentaires sont des approximations basse énergie (des lagrangiens effectifs) de théories plus générales (par exemple les supercordes ou la LQG).

On peut donc suggérer que des photons très tres énergétiques et donc de très tres faibles longueurs d'onde soient sensibles à la structure fine ("discontinue") de l'espace-temps et donc que leurs vitesses de propagation dépendent de leur énergie (dans ce domaine d'énergie).

Remarque: Ceci par analogie avec le fait que le fait que lumière dépend de l'énergie dans un matériau (sauf a basse énergie ou la vitesse de propagation de la lumière dans un matériau déterminé ne dépend pas de l'énergie).

Tout cela nous renvoie à la gravité quantique où aux petites échelles spatio-temporelles existent des structures qui sont lissées à grandes échelles spatio-temporelles.

[acropole]

@alexien

Non, le big bang n'est pas partis d'un point pour se répendre dans l'Univers. L'Univers EST le big bang. Il n'y a rien en dehors. Le big bang a eu lieu partout dans l'Univers en même temps, mais, à cette époque, l'Univers était contracté dans un volume "infiniment" petit.

[invité6543212033]

Salut !

... des décalages de l’ordre de 5 secondes entre les temps d’arrivée de photons gamma de différentes énergies.

Est-ce que ces décalages ne pourraient pas être du à une hypothétique conversion photon <-> axion ?

Cordialement,

[mariposa]

Salut !



Est-ce que ces décalages ne pourraient pas être du à une hypothétique conversion photon <-> axion ?

Cordialement,

Ca fait plaisir de voir que certains suivent les actualités de Futura et savent les opposées les unes aux autres, peut-être fort opportunément.

[uneautreterre]

@mariposa :
Merci pour ces explications et celles de d'humanino qui sont très savantes et le débat est fort intéressant. Je dois reconnaitre que j'ai du mal à suivre (par exemple RG et RR, ça ne me parle pas trop) mais je pense avoir saisi l'essentiel. Ce qui me fascine, outre le brillant de ces formulations, c'est que je n'avais rien vu de tout cela dans l'article.

@alexein :
Il est dit dans l'article que la distance de l'événement est estimée à 12,2 milliards (Md) d’années-lumière. c'est donc qu'il s'est produit il y a 12,2 Md années. L'univers, tu l'as noté étant estimé (aujourd'hui) à 13,7 Md, tu n'as qu'à faire la différence pour trouver l'âge de l'univers lors de cet événement: 1.5 Md années. (avec toutes les imprécisions auxquelles il faut ajouter les quelques secondes que nos amis ont cité ci-dessus) N'importe quel instrument optique ne pourra jamais remonter en deçà de 300 000 ans, puisque la lumière n'a été "libérée" qu'à cet âge là. Je regrette de ne pas saisir ce que tu cherche à visualiser avec tes cercles. A mon avis, il n'en est nul besoin. l'exemple que je t'ai donné pour le soleil est extrapolable à tous les objets de l'espace.

Ceci dit bien sûr sous la bienveillante vigilance d'internautes manifestement bien plus calés que moi, mais qui ne te répondent pas beaucoup.

[alexein]

En effet, je reste avec mes questions...

J'ai du mal à cerner toutes ces notions. Le sursaut gamma a eu lieu à une distance de 12,2 milliards d'année lumière de notre système solaire. Jusque là, ça va.

Pour autant, en prenant comme référence et origine du temps 0 le début du big bang, je me dis que cet évènement n'a pas forcément eu lieu 13,7 - 12,2 = 1,5 milliard d'année après le "0" (début) du big bang.

C'est dur à expliquer sans pouvoir faire de schéma.

Dans mon idée les cercles dont je parle sont en fait des sphères. Je parle de cercles car c'est plus facile à représenter sur du papier.

Le 1er cercle a pour origine le big bang (origine du cercle = point BB) et le diamètre de ce cercle aujourd'hui correspond à l'Univers suite à l'expansion du big bang depuis 13,7 MA ce qui correspond au rayon de ce 1er cercle et donc à l'Univers. Bien que on est d'accord, je n'y connais rien, et l'Univers en réalité ne ressemble pas, j'imagine, à un cercle ou à une sphère...

Dans ce 1er cercle se trouve quelque part notre système solaire. Le but de mon 2eme cercle s'était juste de délimiter la position possible de notre système solaire qui se trouvait forcément inclus dans le 1er cercle et plus précisément à une distance < à 9,1 milliards d'année lumière (puisque 13,7 - 4,6 = 9,1) du point BB.

A l'intérieur de ce 2eme cercle, je marque un point SS pour la position possible de notre système solaire. De ce point SS, je trace un 3eme cercle avec pour diamètre 12,2. Ce 3eme cercle est supposé représenter les endroits d'où ont pu se produire le sursaut gamma (c'est à dire n'importe quel point de la circonférence de ce 3eme cercle qui soit pour autant inclus dans le 1er cercle qui délimite l'Univers).

En représentant les choses ainsi, le sursaut gamma n'est pas forcément à 1,5 milliard d'année lumière du point BB.

[JPL]

Ton raisonnement me paraît foirer sur un point. Tu postules qu'on peut fixer le point de départ du big bang à un endroit précis qui serait le centre de l'univers. Tu fais donc un raisonnement de géométrie euclidienne (statique par définition) sur un univers qui ne l'est pas. En fait le centre est partout. Un corollaire de ton raisonnement serait que la terre serait plus près d'un "bord" de l'univers de de l'autre, ce qui ne correspond pas à la vision actuelle des choses.
Mais j'aimerais que quelqu'un ayant des compétences en cosmologie vienne discuter de ceci de façon plus rigoureuse.

[invité576543]

Le sursaut gamma a eu lieu à une distance de 12,2 milliards d'année lumière de notre système solaire. Jusque là, ça va.

Cela m'étonnerait que cela aille! La notion de distance dans ce cas là n'est pas intuitive du tout. Quelle distance (il y en a plusieurs)? Qu'est-ce qui est à cette distance? Et quand?

Pour autant, en prenant comme référence et origine du temps 0 le début du big bang, je me dis que cet évènement n'a pas forcément eu lieu 13,7 - 12,2 = 1,5 milliard d'année après le "0" (début) du big bang.

C'est pourtant le cas, dans un référentiel particulier. Mais pas nécessairement dans un autre référentiel.

Dans mon idée les cercles dont je parle sont en fait des sphères. Je parle de cercles car c'est plus facile à représenter sur du papier.

Comme dit JPL, cela ressemble à de la géométrie euclidienne de l'espace 3D. Ce qui n'est pas adapté. Faut travailler en géométrie 4D non euclidienne.

La grosse difficulté c'est que la notion d'espace 3D n'est pas conforme à l'intuition à ces échelles.

En représentant les choses ainsi, le sursaut gamma n'est pas forcément à 1,5 milliard d'année lumière du point BB.

Il n'y a pas de point spatial BB. Tu ne risques pas de pouvoir en mesurer la distance à quelque chose!

Déjà la modélisation d'une singularité originelle est un modèle presque certainement faux. Même en le prenant comme une approximation fausse, cette singularité est un horizon de l'espace-temps 4D, même pas nécessairement un point de l'espace-temps. Parce que c'est une singularité, la notion de localisation spatiale de cet horizon est quelque chose comme "partout".

Bref, pas du tout une théorie simple, et la géométrie "bien de chez nous" n'est pas du tout adapté à réfléchir sur le sujet.

Cordialement,

[alexein]

Tout d'abord, merci pour toutes ces informations.

Cela m'étonnerait que cela aille! La notion de distance dans ce cas là n'est pas intuitive du tout. Quelle distance (il y en a plusieurs)? Qu'est-ce qui est à cette distance? Et quand?

La brève indique : "En plus de donner une estimation de la puissance du sursaut gamma, ces instruments ont permis d'estimer sa distance à 12,2 milliards d’années-lumière".

De quelle distance parle la brève? Je pensais qu'il s'agissait de la distance entre le phénomène observé et l'instrument d'observation...

C'est pourtant le cas, dans un référentiel particulier. Mais pas nécessairement dans un autre référentiel.

Oui. Et donc, pour un évènement de ce genre on ne peut pas dire quand il est survenu en prenant pour référence le big bang survenu il y a 13,7 MA?

Comme dit JPL, cela ressemble à de la géométrie euclidienne de l'espace 3D. Ce qui n'est pas adapté. Faut travailler en géométrie 4D non euclidienne.

La grosse difficulté c'est que la notion d'espace 3D n'est pas conforme à l'intuition à ces échelles.



Il n'y a pas de point spatial BB. Tu ne risques pas de pouvoir en mesurer la distance à quelque chose!

Déjà la modélisation d'une singularité originelle est un modèle presque certainement faux. Même en le prenant comme une approximation fausse, cette singularité est un horizon de l'espace-temps 4D, même pas nécessairement un point de l'espace-temps. Parce que c'est une singularité, la notion de localisation spatiale de cet horizon est quelque chose comme "partout".

Bref, pas du tout une théorie simple, et la géométrie "bien de chez nous" n'est pas du tout adapté à réfléchir sur le sujet.

Cordialement,

[invité576543]

La brève indique : "En plus de donner une estimation de la puissance du sursaut gamma, ces instruments ont permis d'estimer sa distance à 12,2 milliards d’années-lumière".

De quelle distance parle la brève?

Bonne question. Je pencherais pour la multiplication de la durée comobile par c, mais une confirmation est nécessaire.

Et donc, pour un évènement de ce genre on ne peut pas dire quand il est survenu en prenant pour référence le big bang survenu il y a 13,7 MA?

Cette durée est celle dans le référentiel comobile, donc un référentiel particulier. Si on prend toutes les dates en comobile, pas de problème.

Cordialement,