Les sursauts gamma furent découverts par hasard en 1967 par des satellites américains mis on orbite pour surveiller l’application du traité d’interdiction des essais nucléaires par l’union soviétique. Ces satellites ne révélèrent aucune violation du traité, mais détectèrent des émissions sporadiques de rayons gamma, de courte durée et d’origine inconnue.
Il devint rapidement clair que ces sursauts provenaient de l’espace plutôt que de la Terre, mais les détecteurs de l’époque étaient incapables de mesurer précisément leur direction d’origine. Le manque de contraintes observationnelles conduisit à des théories très diverses, mettant par exemple en jeu les étoiles à neutrons de la Voie Lactée, le nuage d’Oort entourant le système solaire, ou bien des sources dans les galaxies lointaines.

Le sujet est d'importance, car les sursauts gamma seraient les événements les plus violents dans l'espace après le Big Bang, et les scientifiques ont toujours cru que si un sursaut gamma se produisait à proximité de notre système solaire, il pourrait provoquer la destruction de la vie sur terre ! Certains pensent même qu'une telle explosion est à l'origine d'une extinction massive des espèces il y a quelque 450 millions d'années.

La plupart des explosion de rayons gamma (gamma-ray bursts ou GRBs) ont une origine externe à notre galaxie. Elles sont visibles à de très grandes distances, bien que d'une durée limitée à quelques secondes seulement, parce qu'extrêmement brillantes et puissantes. Ces explosions seraient liées aux supernovae : les jets de matière émis à l'occasion de l'effondrement d'une étoile produisent un flash de rayons gamma lorsqu'ils entrent en collision avec le gaz interstellaire.

Les astrophysiciens ont maintenant une bonne compréhension de l’origine des sursauts gamma. En fait, il y a même deux origines, l’une pour les sursauts gamma courts, c’est-à-dire d’une durée de moins de deux secondes (couple d'étoiles à neutrons), l’autre pour les sursauts gamma longs (hypernovae).

Rappelons que les rayons gamma sont des photons très énergétiques produits par exemple sur Terre lors de réactions nucléaires. S’il était possible de surveiller en permanence l’ensemble du ciel, on observerait en moyenne un sursaut gamma par jour provenant d’une direction quelconque de la voûte céleste.

Les traces fossiles remontant à la fin de la période de l'Ordovicien s'accordent avec la manière dont une explosion cosmique située à quelques milliers d'années-lumière aurait affecté l'environnement. En ce temps, plus de cent familles d'invertébrés marins auraient alors disparu. Il s'agirait de la deuxième extinction de masse, de par son importance, de l'histoire de la vie sur notre planète.

La plupart des GRBs ont une origine externe à notre galaxie. Elles sont visibles à de très grandes distances, bien que d'une durée limitée à quelques secondes seulement, parce qu'extrêmement brillantes et puissantes. Ces explosions seraient liées aux supernovae : les jets de matière émis à l'occasion de l'effondrement d'une étoile produisent un flash de rayons gamma lorsqu'ils entrent en collision avec le gaz interstellaire.

L'eau protégerait les organismes marins de la chaleur d'un GRB, mais pas de ses autres effets. Les rayons gamma convertiraient l'azote et l'oxygène présents dans l'atmosphère en dioxyde d'azote, gaz brunâtre présent dans le smog urbain. Le dioxyde d'azote ferait obstacle à la lumière du Soleil, rendant le ciel obscur. Le refroidissement en découlant aurait enclenché une période glaciaire. Des indices d'une glaciation étendue il y a 440 millions d'années ont été détectés.

Les oxydes d'azote provoqueraient en outre des pluies acides et une destruction de la couche d'ozone, exposant la Terre à un surcroît de rayonnement ultraviolet nocif en provenance du Soleil. Ce rayonnement ultraviolet peut pénétrer l'eau sur des dizaines de mètres et nuire ainsi aux organismes marins. De fait, les espèces habitant les eaux peu profondes semblent avoir été plus affectées que les espèces des eaux profondes lors de l'extinction de l'Ordovicien.

Des biologistes et des physiciens cubains de l’Université Centrale de Las Villas à Santa Clara ont modélisé l’impact qu’aurait un sursaut gamma sur la biosphère de la Terre s’il était situé à 6.000 années-lumière environ. Ils ont, entre autres, étudié l’effet qu’aurait le faisceau de rayons gamma sur le plancton des océans.

D’après les calculs des chercheurs, les photons UV pourraient pénétrer jusqu’à une profondeur de 75 m dans les océans lorsque l’eau est claire, causant des ravages sur les organismes planctoniques, en particulier ceux vivant de la photosynthèse. Ainsi, l’enzyme responsable de cette dernière chez des organismes comme Prochlorococcus marinus serait affectée. Or, cette seule espèce est responsable de 20% de l’activité photosynthétique de toute la biosphère !

Les dommages causés au plancton ne feraient pas qu’affecter la chaîne alimentaire, car le climat pourrait aussi en être changé. En effet, l’activité photosynthétique consomme aussi du CO2.

Il est tentant de faire le lien avec l’extinction de l’Ordovicien s’étant produite il y a environ 450 millions d’années. A ce moment là, c’est environ 60% des espèces d’invertébrés marins qui ont disparu subitement dans les océans de la planète. Ce n’est pas la première fois que l’on propose un tel lien mais jusqu’à présent, c’est plutôt l’hypothèse d’une glaciation importante qui a la faveur des spécialistes en géosciences.

Les sursauts gamma ont tendance à se produire plutôt dans les petites galaxie difformes, qui manquent d'éléments lourds situés dans le tableau périodique au-delà de l'hydrogène (H), l'hélium (He) et le lithium (Li) , c'est-à-dire de « métaux » selon la terminologie des astrophysiciens.

Il semble que les sursauts gamma soit plutôt rares dans notre Voie lactée, probablement moins de un tous les 10 millions d’années, et encore faut-il que l’un des faisceaux gamma émis coupe l’orbite de la Terre et que le sursaut gamma ne soit pas à des dizaines de milliers d’années-lumière pour qu’une menace pour la Vie soit réelle.

Malgré tout, c’est peut-être bien ce qui est arrivé plusieurs fois à la Terre pendant les 4,5 milliards d’années de son existence. Qui sait si ce n’est pas ce qui aurait causé une sorte de retour à la case départ pour les organismes métazoaires, dont on sait maintenant qu’ils existaient déjà sur Terre il y a 2 milliards d’années grâce aux fossiles retrouvés au Gabon?

L'observatoire spatial à rayons gamma Fermi a détecté le sursaut gamma le plus violent jamais enregistré, une gigantesque explosion marquant la fin de vie d'une étoile massive. La lumière de l'explosion, captée par Fermi le 16 septembre 2008, a mis 12,2 milliards d'années pour nous parvenir, elle a été produite alors que l'Univers n'était âgé que de 1.5 milliard d'années. L'énergie totale libérée en fait l'explosion la plus violente jamais observée dans l'Univers depuis le Big Bang. Observé par Fermi sur plus de six décades en énergie, le sursaut gamma montre des propriétés exceptionnelles. Des nuages de particules chargées ont été catapultés lors de l'explosion, à une vitesse égale à 99.9% de celle de la lumière.