Les explosions les plus puissantes de l’univers pourraient être encore plus exotiques que ce que les scientifiques pensaient.

Il y a un mélange bizarre d’ordre et de chaos dans la lumière projetée par les sursauts gamma (GRB), des explosions brèves mais intenses associées à la formation de trous noirs, rapporte une nouvelle étude.

La nouvelle recherche montre que les photons des GRB ont tendance à être polarisés – c’est-à-dire que la plupart d’entre eux oscillent dans la même direction. Mais, de manière surprenante, cette direction change au fil du temps.

« Les résultats montrent que, au fur et à mesure que l’explosion a lieu, quelque chose se produit qui fait que les photons sont émis avec une direction de polarisation différente », a déclaré Merlin Kole, chercheur au Département de physique nucléaire et de physique des particules de l’Université de Genève en Suisse, dans un communiqué.

« Ce que cela pourrait être, nous ne le savons vraiment pas », a ajouté Kole, l’un des deux auteurs principaux de la nouvelle étude.

Les GRB les plus puissants sont déclenchés lorsque des étoiles massives deviennent hypernova – un type de supernova particulièrement intense – puis s’effondrent pour former des trous noirs. (Les astronomes pensent qu’une catégorie moins énergétique de GRB peut se déclencher lorsque deux cadavres stellaires superdenses, appelés étoiles à neutrons, fusionnent pour former un trou noir). Ces trous noirs émettent des jets de matière se déplaçant incroyablement vite le long de leur axe de rotation.

Les scientifiques pensent que le rayonnement GRB est produit à l’intérieur de ces jets relativistes étroits, mais la manière exacte dont cela se produit n’est pas claire. Plus d’informations sur la lumière des GRB pourraient aider – et c’est là que la nouvelle étude, qui a été publiée en ligne aujourd’hui (14 janvier) dans la revue Nature Astronomy, intervient.

Kole et ses collègues ont analysé les données recueillies par un instrument appelé POLAR, qui a été lancé en orbite terrestre à bord du laboratoire spatial chinois Tiangong-2 en septembre 2016 et a cessé ses activités en avril 2017.

Comme son nom l’indique, l’instrument était conçu pour jauger la polarité de la lumière des GRB. POLAR était un carré mesurant 19,7 pouces (50 centimètres) de côté garni de 1 600 « barres scintillantes ». Les photons du GRB qui frappaient ces barres produisaient parfois d’autres photons, entraînant des collisions secondaires.

« Si les photons sont polarisés, nous observons une dépendance directionnelle entre les positions d’impact des photons », a déclaré dans le même communiqué le coauteur Nicolas Produit, chercheur au Département d’astronomie de l’Université de Genève. « Au contraire, s’il n’y a pas de polarisation, le second photon résultant de la première collision partira dans une direction totalement aléatoire. »

POLAR a détecté 55 GRBs au cours de sa vie opérationnelle. Pour la nouvelle étude, les chercheurs ont analysé cinq des sursauts les plus puissants. Ils se sont particulièrement penchés sur l’un d’entre eux, d’une durée de 9 secondes, qu’ils ont divisé en « tranches » d’environ 2 secondes. C’est ce travail qui a révélé le surprenant changement de polarité.

« Nous voulons maintenant construire POLAR-2, qui est plus grand et plus précis », a déclaré Produit. « Avec cela, nous pourrons creuser plus profondément dans ces processus chaotiques, pour enfin découvrir la source des rayons gamma et percer les mystères de ces processus physiques hautement énergétiques. »

Le livre de Mike Wall sur la recherche de la vie extraterrestre, « Out There » (Grand Central Publishing, 2018 ; illustré par Karl Tate) est sorti maintenant. Suivez-le sur Twitter @michaeldwall. Suivez-nous sur @Spacedotcom ou Facebook. Publié à l’origine sur Space.com.