Fermi détecte l’éruption la plus intense jamais observée en rayons gamma

L’éruption exceptionnelle d’un « blazar(1)» a été détectée par les équipes de la collaboration Fermi, qui implique le CNRS-IN2P3(2) et INSU(3) et le CEA-Irfu(4). Cette galaxie à noyau actif est ainsi devenue la source la plus brillante du ciel observée en rayons gamma. Sa détection devrait permettre de donner un éclairage unique sur le fonctionnement de ces objets cosmiques extraordinaires.

Appartenant à la famille des blazars, la galaxie 3C 454.3, située à 7,2 milliards d’années lumière dans la constellation de Pégase, a attiré l’attention de l’équipe du  télescope Fermi, lancé par la Nasa, et des astronomes du monde entier. Une série d’éruptions successives débutée le 15 septembre a rendu cette galaxie 10 fois plus lumineuse que l’été dernier, en  faisant ainsi la source la plus brillante du ciel observée en rayons gamma.

Comme beaucoup de galaxies à noyaux actifs, les blazars émettent des jets dirigés dans des directions opposés de part et d’autre du plan de la galaxie.  Ces jets sont composés de particules accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière grâce à l’énergie provenant de matière tombant vers le trou noir du centre de la galaxie. La brillance exceptionnelle en rayons gamma d’un blazar s’explique par son orientation : l’un des jets est pointé directement vers nous, ce qui amplifie sa luminosité.

La source persistante la plus brillante du ciel gamma est habituellement le pulsar Vela (étoile à neutrons), distant de seulement 1000 années lumière. « La galaxie active  3C454.3  est 7 millions de fois plus éloignée et pourtant, durant l’éruption actuelle, elle est deux fois plus brillante que Vela », précise Lise Escande, doctorante au CENBG (Centre d’Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan), qui travaille sur l’analyse scientifique de cet événement au sein de la collaboration internationale Fermi(5).  « Cela représente une quantité incroyable d’énergie rayonnée, qui ne peut pas être maintenue continuellement. » La cause des variations d’activité reste indéterminée, mais elle est probablement liée à des phénomènes ayant lieu dans le disque d’accrétion qui alimente le jet en énergie ou au voisinage immédiat du trou noir d’où émerge le jet.  

Les blazars émettent aussi des rayonnements de plus basse énergie. La luminosité de 3C 454.3 a également augmenté dans les domaines radio, optique et X. L’activité est constamment surveillée par un réseau d’observatoires répartis sur l’ensemble du globe, les variations corrélées entre différents rayonnements étant riches d’enseignement. Des événements exceptionnels tels que l’éruption de 3C454.3  fournissent un éclairage unique sur les phénomènes à l’œuvre et les conditions physiques qui prévalent dans ces objets extraordinaires.

Notes :

1) Les blazars sont des quasars dont les jets de particules sont orientés dans notre direction
2) Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS. Laboratoires IN2P3 impliqués dans Fermi : Centre d’études nucléaires de Bordeaux-Gradignan (CNRS, Université de Bordeaux 1), Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS, École Polytechnique), Laboratoire de physique théorique et astroparticules (CNRS, Université Montpellier 2), Centre de calcul de l’IN2P3 (CNRS)
3) Institut national des sciences de l’Univers du CNRS. Laboratoires INSU impliqués dans l’exploitation de Fermi : Laboratoire Astrophysique interactions multi-échelles (CEA, CNRS, Université Paris Diderot), Laboratoire d’Astrophysique de Grenoble (CNRS, Université Joseph Fourier, Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble), Centre d’Etude Spatiale des rayonnements (CNRS, Université Paul Sabatier, Observatoire Midi-Pyrénées)
4) Institut de recherches sur les lois fondamentales de l’Univers du CEA, Service d’Astrophysique.
5) La collaboration Fermi inclut la NASA et la DOE du côté américain et des instituts de six pays (Etats-Unis, France, Italie, Japon, Suède et Allemagne).

Source : CNRS  Benoit Lott, Lise Escande, Isabelle Grenier, Julien.Guillaume.