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Une gerbe atmosphérique observée par quatre détecteurs à fluorescence. (Pierre Auger Observatory


ASTROPHYSIQUE

Des rayons extrêmes venus d’autres galaxies

NOUVELOBS.COM 12.06.2008 21:49


Une gerbe atmosphérique observée par quatre détecteurs à fluorescence. (Pierre Auger Observatory)
D’où viennent ces rayons cosmiques qui traversent l’univers presque aussi vite que la lumière et qui provoquent de jolies cascades de particules, appelées gerbes atmosphériques, lorsqu’ils rencontrent l’atmosphère terrestre ? Ces rayons d’énergie extrême proviennent d’autres galaxies et pourraient bien être issus des noyaux actifs de galaxies, des sources de luminosité très forte alimentées au cœur de certaines galaxies par des trous noirs supermassifs. Ce sont les chercheurs de l’observatoire Pierre Auger, construit sur le sol argentin (lire), qui tirent cette conclusion. Les participants de cette collaboration internationale, qui inclut plusieurs laboratoires français (CNRS, IN2P3), ont publié leurs premières analyses dans la revue Science datée du 9 novembre. Elles posent les bases d’un nouveau type d’astronomie.

Jusqu’à présent, les astrophysiciens ne connaissaient pas l’origine des rayons cosmiques de haute énergie. Les autres, les rayons de basse énergie, trouveraient leur source dans notre galaxie, où il sont accélérés et déviés par de nombreux champs magnétiques. En revanche aucun mécanisme ne peut expliquer les niveaux d’énergie atteints par les rayons extrêmes. Comme ils voyagent en (quasi) droite ligne, il est possible de remonter à leur source. Encore faut-il les détecter : ces rayons de très haute énergie atteignent la Terre à la fréquence d’environ une fois par siècle par kilomètre carré….

D’où les 1.400 détecteurs à eau déployés en Argentine (1.600 sont prévus au total) sur les 3.000 km2 de l’observatoire Pierre Auger. Ils sont combinés à 24 télescopes à fluorescence qui étudient les gerbes atmosphériques. Cette installation est la première à capter autant de rayons cosmiques d’énergie extrême : sur un million détectés depuis janvier 2004, 81 avaient une énergie supérieure à 40 exa-électron-volts (EeV; exa = 10 puissance 18) et 27 avaient même une énergie supérieure à 60 EeV.

Ces 27 rayons ne provenaient pas tous de la même direction. La carte de leurs origines coïncident avec celle des noyaux actifs de galaxies établie par l’astronomie classique. Même s’ils ne prouvent pas encore que ces noyaux sont la source, ces résultats permettent à l’astronomie des rayons cosmiques de franchir un pas important. La construction d’un second observatoire au Colorado, dans l’hémisphère nord, permettra de piéger davantage de rayons cosmiques extrêmes.

De nombreuses questions demeurent par ailleurs sur le fonctionnement des noyaux actifs de galaxies et sur la façon dont ils sont capables d’accélérer à de telles énergies, 100 millions de fois supérieures à celles atteintes dans les grands accélérateurs de particules, protons et noyaux atomiques.

Cécile Dumas
Sciences et Avenir.com
(12/11/07)