23-24 September 2010
CESR & LATT -- Toulouse
Europe/Paris timezone

Scientific Context

Le satellite Swift, lancé en novembre 2004, a permis de rendre beaucoup plus fréquentes la détection et la localisation de la rémanence des sursauts gamma dans la continuité de l'observation de l'émission "prompte". Ceci a conduit à beaucoup de nouveaux résultats. Les principaux sont probablement :

* la découverte d'un comportement très inattendu des rémanences dans la phase qui suit immédiatement le sursaut proprement dit, avec une courbe de lumière débutant généralement par une décroissance initiale très rapide, suivie d'un quasi-plateau et enfin de la décroissance en loi de puissance qui était déjà observée dans l'ère pré-Swift. Ces courbes de lumière montrent de plus dans un grand nombre de sursauts une variabilité qui se manifeste en particulier par des intenses "flares" observés en X ;

* la constitution par Swift d'un grand échantillon de sursauts gamma avec un redshift mesuré (plus de 150 en février 2010). La distribution de ces redshifts montre que les sursauts sont particulièrement lointains et brillants, avec un redshift médian supérieur à 2.

Le satellite Fermi, quant à lui lancé en juin 2008, fait progresser la connaissance de l'émission "prompte" des sursauts en étendant de manière considérable le domaine spectral : de 8 keV à ~10 MeV pour les sursauts détectés par le GBM, de 8 keV à ~10 GeV pour les sursauts également détectés par le LAT. Le GBM va permettre de constituer un grand échantillon de sursauts pour lesquels les paramètres spectraux dans le domaine keV-MeV seront mesurés précisément. La dizaine de sursauts gamma détectés au GeV par le LAT montrent beaucoup de caractéristiques intéressantes et souvent inattendues :

* la composante au GeV tend à émerger plus tard que l'émission au keV-MeV ;


* le spectre du keV au GeV est dominé par la composante observée par le GBM (pic dans le domaine keV-MeV). Selon les cas l'émission de haute énergie est compatible avec l'unique contribution de cette composante dominante ou nécessite l'introduction d'une composante spectrale supplémentaire ;

* l'émission au-dessus de 100~MeV continue généralement beaucoup plus longtemps que l'émission prompte observée au MeV, ce qui correspond peut-être à la détection de la rémanence précoce à haute énergie.

L'ensemble de ces résultats se révèle difficile à interpréter dans la version la plus simple du scénario "standard" dans lequel l'émission "prompte" est produite par des chocs internes dans un jet relativiste et la rémanence par le freinage de ce jet par le milieu extérieur. Ils ont donc généré une grande activité théorique visant soit à améliorer ce scénario standard pour le rendre en meilleur accord avec les observations, soit à remettre en cause certains aspects de ce scénario. On peut regretter que pour des raisons instrumentales (Swift couvre mal l'émission "prompte", Fermi localise difficilement les sursauts en temps réel, sauf s'ils sont très brillants dans le LAT) les échantillons des sursauts dont la distance (et donc la puissance intrinsèque) est connue et dont le spectre de l'émission "prompte" est mesuré précisément coïncident mal. C'est l'un des aspects qu'améliorera de manière notable le futur satellite franco-chinois SVOM. Par ailleurs, la fréquence beaucoup plus élevée des localisations précises et rapides des rémanences permet de nombreuses applications nouvelles liées à l'étude des galaxies hôtes des sursauts ou à l'étude de la matière sur la ligne de visée via l'analyse des raies d'absorption. L'instrument X-Shooter récemment mis en service au VLT offre un nouvel outil parfaitement adapté pour ces projets. Là encore, le satellite franco-chinois SVOM fera progresser ce domaine, grâce à une stratégie de pointage adaptée pour permettre dans une grande fraction des sursauts la mesure du spectre de la rémanence à une époque précoce où celle-ci est encore très brillante, et grâce à un domaine spectral de l'instrument principal qui favorise la détection des sursauts gamma les plus lointains.

Les observations par Fermi/LAT prouvent que des particules sont accélérées à haute énergie dans les sursauts gamma. Très certainement des électrons, mais aussi peut-être des protons. Une émission secondaire de neutrinos énergétiques est alors attendue. Ceci confirme que les sursauts gamma sont parmi les sources prometteuses pour les expériences du type ANTARES, et surtout la génération suivante de détecteurs (KM3, IceCube). Les observations des rémanences de plusieurs sursauts gamma courts par Swift ont confirmé l'hypothèse que leurs progéniteurs sont différents de ceux des sursauts gamma longs associés à l'effondrement d'étoiles massives. Le principal scénario envisagé reste alors la coalescence d'un système binaire de deux étoiles à neutrons. De tels systèmes sont par ailleurs les sources les plus attendues pour les détecteurs d'ondes gravitationnelles VIRGO et LIGO lorsqu'ils auront atteint leur sensibilité optimale. Il est intéressant de noter que SVOM sera sans doute le seul satellite capable de localiser en temps réel les sursauts gamma lorsque ces différentes expériences d'astronomie "nouveaux messagers" (neutrinos ou ondes gravitationnelles) deviendront pleinement opérationnelles.