Des chercheurs dirigés par le Dr Xin Liping de l’équipe de recherche Space-based Multi-band Astronomical Variable Objects Monitor (SVOM), National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC), ont détecté l’émission optique rapide et sa transition vers le début rémanence d’un sursaut gamma (GRB 201223A), à l’aide du réseau de caméras grand angle au sol (GWAC) situé à l’observatoire Xinglong du NAOC. L’étude a été publiée dans Astronomie naturelle le 10 avril.
Les sursauts gamma (GRB) sont produits par l’effondrement d’étoiles massives ou la fusion d’étoiles à neutrons binaires. Ils sont accompagnés de jets relativistes extrêmes émettant d’énormes quantités d’énergie en quelques secondes après les rafales. Ce phénomène comprend l’émission rapide provoquée par le choc dans le jet et la rémanence produite par l’interaction entre le jet et le milieu extérieur.
L’émission typique à haute énergie ne dure que quelques millisecondes à quelques dizaines de secondes, et il est difficile de suivre en temps réel lorsque les télescopes optiques au sol reçoivent des alertes déclenchées par des instruments spatiaux à haute énergie. Jusqu’à présent, seuls quelques cas d’émission optique ont été détectés avant la fin de l’émission rapide à haute énergie. Ces GRB ont une plus longue durée d’émission à haute énergie (> 30 secondes). De plus, toutes ces mesures étaient contaminées par un choc inverse, ce qui rendait difficile d’examiner clairement la transition de l’émission rapide à la rémanence.
GWAC, proposé et dirigé par le professeur Wei Jianyan, chercheur principal de la mission SVOM, est l’un des principaux télescopes au sol pour le projet SVOM. Il peut couvrir une zone de ciel ultra-large avec une résolution temporelle de 15 secondes et une capacité de détection de magnitude 16. Son objectif scientifique est de mener des recherches systématiques sur l’émission optique rapide des GRB découverts par la mission SVOM.
Dans cette étude, GWAC a enregistré l’intégralité du processus, avant, pendant et après l’heure de déclenchement de la rafale. La durée de l’émission à haute énergie était de 29 secondes. L’émergence d’émissions optiques et gamma a été détectée simultanément.
« L’émission optique rapide est beaucoup plus brillante que prévu d’environ quatre ordres de grandeur, si seule l’émission de rayons gamma est analysée, ce qui nécessite une interprétation physique spéciale pour ces mesures », a déclaré le Dr Xin.
Selon une analyse conjointe utilisant les observations de suivi de F60A, un télescope optique exploité conjointement par le NAOC et l’Université du Guangxi, la transition complète de l’émission optique rapide à la rémanence a été clairement réalisée sans aucune contamination par un choc inverse.
Les données uniques extrêmement précoces fournies par GWAC imposent une contrainte fine sur les caractéristiques de l’ancêtre. Les scientifiques s’attendent à de forts vents stellaires autour d’une étoile massive, que l’on pense être l’ancêtre idéal d’un sursaut gamma. Cependant, le vent stellaire est assez faible pour cet événement, même à une distance très proche de l’éclatement, suggérant ainsi que l’ancêtre a une petite masse stellaire.
Après le lancement de SVOM, les observations simultanées par les instruments spatiaux GWAC et SVOM auront le potentiel de fournir des données essentielles pour les études GRB, et enfin un grand échantillon avec des observations optiques rapides sera construit au cours de la mission SVOM.
Plus d’information:
Liping Xin et al, Transition rapide à rémanente de l’émission optique dans une longue rafale de rayons gamma compatible avec une boule de feu, Astronomie naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41550-023-01930-0