La nucléosynthèse avancée et les progéniteurs de sursauts gamma
(G. Meynet & C. Georgy)
Les progéniteurs des longs sursauts gamma (GRB : Gamma Ray Bursts) représente un réel défi pour la physique stellaire. Chaque jour, au moins un GRB a lieu quelque part dans l’Univers. Ces sursauts comptent parmi les événements les plus énergétiques dans l’Univers après le Big Bang. Selon le scenario du collapsar, le GRB est le résultat d’interactions dans des jets relativistes. Ces jets tirent leur énergie de l’énergie libérée par la matière tombant par l’intermédiaire d’un disque d’accrétion sur un trou noir nouvellement formé. Pour qu’un disque soit ainsi présent, une condition importante est que la matière ait un moment cinétique suffisamment élevé, sans quoi le trou noir avalerait immédiatement la matière environnante.
D’autre part, pour que le sursaut soit visible, le progeniteur stellaire doit avoir perdu son enveloppe, de sorte que la radiation gamma puisse s’échapper librement dans l’espace. L’association, dans certains cas, d’une supernova de type Ic (pas d’hydrogène ni d’helium détectés dans le spectre) avec le GRB confirme bien la perte de l’enveloppe externe. La nécessité d’à la fois garder un moment cinétique élevé et de perdre l’enveloppe externe n’est pas une situation simple, puisque la perte de l’enveloppe entraîne une perte de moment cinétique. Ceci est dû au couplage coeur-enveloppe exercé par les différentes instabilités déclenchées par la rotation (instabilité de cisaillement, circulation méridienne, transport du moment cinétique par le champ magnétique). La détermination des progéniteurs de GRB n’est d’ailleurs pas seulement un merveilleux défi pour la physique stellaire, mais peut également donner des indications quant au moyen d’utiliser les GRB pour sonder l’Univers profond.
Des modèles tenant en compte les effets de la rotation ont été calculés jusqu’au stade pré-supernova (voir Hirschi & al. 2005) pour différentes métallicités. Le principal résultat de ces calculs montre que seules les étoiles de basse métallicité sont capables de remplir simultanément les conditions mentionnées ci-dessus, indiquant que les GRB ne pourraient avoir lieu que dans des régions de basse métallicité. Cette conclusion semble être en bon agrément avec de nombreuses observations qui vont dans le sens d’un environnement déficient en métaux pour les GRB. Dans la continuité du travail de Raphael Hirschi, Cyril Georgy a commencé en octobre 2006 un travail de doctorat visant à caractériser les progéniteurs de GRB. Il calculera des modèles qui tiendront en compte l’anisotropie des vents induite par la rotation. Une perte de masse anisotrope implique que les étoiles chaudes perte de la matière préférentiellement le long de l’axe de rotational, ce qui leur permet de perdre de la masse sans perdre trop de moment cinétique. Il sera également dans une excellente situation pour étudier les scenarios conduisant aux différents types de supernovae par collapse du coeur à différentes métallicité, ainsi que la question de la période de rotation des pulsars.