Modèles unifiés de sursauts gamma de longue durée : des progéniteurs stellaires et des trous noirs aux jets et aux transitoires électromagnétiques – BlackJET

Les sursauts gamma longs ("long gamma-ray burst", LGRB) sont les explosions les plus violentes de l'Univers après le Big Bang, se produisant lors de l'effondrement d'une étoile massive qui laisse derrière elle un objet compact nouvellement formé et lance de puissants jets relativistes. Plus de 55 ans après leur découverte, le mécanisme responsable de l'émission électromagnétique des LGRB reste flou, tout comme la nature de l'objet compact en accrétion qui les alimente. L'énorme séparation d'échelle entre les différents processus (l'effondrement gravitationnel et l'apparition de la supernova, la propagation du jet à travers l'étoile et la production d'émissions de haute énergie par le jet à de grandes distances) oblige généralement les modèles théoriques et numériques à se concentrer sur une étape spécifique du LGRB, plutôt que de les considérer tous en même temps.
À ce jour, deux questions fondamentales restent sans réponse :
- Quel est le principal mécanisme d'émission prompte ? Plusieurs modèles sont actuellement proposés, qui s'excluent parfois mutuellement et dépendent fortement des propriétés du jet et de la dynamique du moteur central.
- Quel est le moteur central d'un LGRB ? À ce jour, deux scénarios s'affrontent, impliquant soit un trou noir en accrétion (collapsar), soit une proto-étoile à neutrons fortement magnétisée (magnétar milliseconde).
En combinant des modèles de pointe de supernova à effondrement de coeur avec des simulations de jet relativiste à haute performance accélérées par GPU, le projet BlackJET fournira une image unifiée des LGRB en modélisant de manière cohérente toutes les étapes, du début de l'effondrement stellaire jusqu'à l'émission électromagnétique observée. Cette approche holistique dévoilera le lien intime entre le progéniteur stellaire, le moteur central d'accrétion et le jet relativiste, pour finalement révéler les signatures observationnelles qu'un progéniteur LGRB réaliste devrait produire. En comblant le fossé entre l'évolution stellaire et l'astronomie des GRB, nous serons en mesure de répondre efficacement aux questions fondamentales sur la nature des LGRB.