SVOM, mission

Le modèle de la boule de feu des sursauts gamma

Au cœur des sursauts gamma, il y a donc un trou noir stellaire issu de la coalescence de deux objets compacts dans le cas des sursauts courts ou de l’effondrement d’une étoile particulièrement massive (ce que l’on appelle une supernova) dans le cas des sursauts longs.

Les mécanismes qui s’y déroulent sont ensuite identiques et le modèle le plus communément admis pour expliquer les observations est celui dit de la boule de feu.

Une fraction de la matière essentiellement composée d’électrons va tout d’abord réussir à échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir nouvellement formé. Ces électrons sont éjectés avec une vitesse ultrarelativiste (supérieures à 99 % de la vitesse de la lumière), selon deux cônes parfaitement opposés.

L’éjection de la matière n’est pas continue et se fait par saccades, conduisant en la répartition de la matière en plusieurs « coquilles » évoluant à des vitesses différentes. Lorsqu'une coquille finit par en rattraper une autre, un choc se produit, conduisant à une accélération des électrons. Ces particules chargées vont alors rayonner par effet synchrotron dans le champ magnétique existant, conduisant à une émission dans un domaine spectral extrêmement large, allant des rayons gammaaux rayons X et au visible. Plusieurs chocs internes peuvent avoir lieu, ce qui conduit à la très grande variété observée dans les courbes de lumière des sursauts. Cette émission est appelée émissionprompteet c’est très précisément elle qui est détectée par les satellites et qui est à l’origine du nom donné au phénomène.

La matière éjectée va finir par interagir, lors de son expansion, avec la matière environnante qui peut être soit le milieu interstellaire, soit la matière précédemment expulsée par l’étoile (ses couches les plus externes, par exemple) à l’origine du trou noir. Elle est alors freinée par ce milieu et les électrons vont là aussi émettre un rayonnement couvrant un domaine spectral extrêmement large. Cette émission est appelée émission rémanente.