Adrien - Jeudi 8 Août 2024

Une annihilation massive matière/antimatière détectée dans l'espace

En étudiant les données du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, des chercheurs ont observé un pic d'énergie unique après l'explosion gamma la plus lumineuse jamais vue, suggérant l'annihilation d'électrons et de positrons.


En octobre 2022, les astronomes ont été surpris par une explosion gamma (GRB) appelée BOAT (brightest-of-all-time). Une équipe de scientifiques a découvert que le télescope Fermi avait détecté une caractéristique spectrale inédite. Maria Edvige Ravasio, de l'université Radboud et de l'observatoire de Brera, souligne l'importance de cette découverte, la première en 50 ans d'étude des GRB.

Les interactions entre la matière et la lumière peuvent révéler des informations précieuses. À des énergies élevées, elles montrent des processus particuliers, comme l'annihilation de particules et d'antiparticules produisant des rayons gamma. Om Sharan Salafia, co-auteur de l'étude, estime que la probabilité que cette caractéristique soit une fluctuation statistique est très faible.


Les GRB sont les explosions les plus puissantes de l'univers, émettant des rayons gamma en grande quantité. Elles se produisent lorsque le cœur d'une étoile massive s'effondre en trou noir, générant des jets de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière. Le BOAT, identifié comme GRB 221009A, est probablement la plus brillante explosion de ces 10 000 derrières années.

Cinq minutes après la détection du BOAT, une ligne d'émission est apparue, atteignant un pic de 12 MeV. L'équipe pense qu'elle résulte de l'annihilation d'électrons et de positrons. Gor Oganesyan du Gran Sasso Science Institute explique que cette émission, observée dans le jet, est fortement décalée vers le bleu.


Un jet de particules se déplaçant presque à la vitesse de la lumière émerge d'une étoile massive dans cette illustration. Le cœur de l'étoile s'est effondré en un trou noir, redirigeant une partie de la matière en jets opposés. Nous voyons une explosion gamma lorsque l'un de ces jets pointe vers la Terre.
Crédit: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Si cette interprétation est correcte, les particules annihilées devaient se déplacer à environ 99,9 % de la vitesse de la lumière. Elizabeth Hays, scientifique du projet Fermi, souligne que cette découverte est une clé pour explorer plus en profondeur cet environnement extrême. Le télescope Fermi est le fruit d'une collaboration internationale, incluant des contributions significatives de la France, de l'Allemagne, de l'Italie, du Japon, de la Suède et des États-Unis.

Annihilation matière/antimatière

L'annihilation matière/antimatière est un phénomène physique où une particule de matière rencontre son antiparticule correspondante. Lors de cette rencontre, les deux particules se détruisent mutuellement, ou s'annihilent, libérant une grande quantité d'énergie sous forme de rayons gamma.


Par exemple, lorsqu'un électron rencontre un positron (son antiparticule), ils s'annihilent pour produire deux photons gamma. Ce processus est particulièrement important en astrophysique et en physique des particules car il permet de mieux comprendre les interactions fondamentales dans l'univers, les propriétés des particules, et les phénomènes énergétiques extrêmes comme les sursauts gamma.
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