La Terre est en permanence bombardée de particules chargées de hautes énergies appelées rayons cosmiques. Il s’agit principalement de protons, de noyaux d’hélium et d’électrons. Ces particules étant chargées électriquement, elles sont déviées par les champs magnétiques de la Galaxie et il est impossible d’identifier les sources astrophysiques responsables de leur production. Heureusement ces rayons cosmiques interagissent avec la lumière et le gaz au voisinage de leur source et produisent alors des rayons gamma, particules de lumière qui se déplacent en ligne droite. Ceux d’entre eux qui atteignent notre atmosphère, produisent une gerbe de particules émettant une lumière très brève et ténue, la « lumière Tcherenkov ». De nombreuses sources de rayonnement cosmique ont donc pu être identifiées à l’aide de grands télescopes comme le réseau de télescopes H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), en Namibie, auquel contribue le LAPP.
On sait aujourd’hui que les particules du rayonnement cosmique jusqu’à des énergies d’environ 100 Téra électronvolts (10^12 eV) sont produites dans notre Galaxie les vestiges de supernova et les nébuleuses à vent de pulsar. Des sources extragalactiques peut-être les noyaux actifs d’autres galaxies ou les sursauts gamma produisent également des rayons cosmiques ayant des énergies beaucoup plus grandes. Mais quid des particules entre ces deux domaines, d’une énergie de quelques Peta-électronvolts (10^15 eV) ?
L’analyse détaillée de la région du centre galactique par H.E.S.S., pendant près de dix ans, et publiée aujourd’hui dans la revue Nature, permet enfin d’apporter des éléments de réponse. A 33 années-lumière du centre de notre galaxie, la Voie Lactée, une source fonctionnant sans interruption depuis au moins 1000 ans, accélère des protons jusqu’à des énergies voisines d’un Péta-électronvolt. Par analogie au Tevatron, premier accélérateur construit par l’homme à avoir atteint l’énergie d’un Téra-électronvolt, cette nouvelle classe d’accélérateurs cosmiques a été affublée du nom de Pévatron.
© Dr Mark A. Garlick/ HESS Collaboration
Vue d’artiste des nuages moléculaires géants entourant le centre
de la Galaxie.
Le centre de notre Galaxie abrite de très nombreux objets susceptibles de produire ces rayons cosmiques de haute énergie, dont en particulier un reste de supernova, une nébuleuse à vent de pulsars mais aussi un amas compact d’étoiles massives. Cependant, le trou noir supermassif au centre de la Galaxie, et appelé Sagitarius A*, est la source la plus plausible. A elle seule, cette source pourrait expliquer une grande partie du flux de rayons cosmiques observé sur Terre. Il reste tout de même beaucoup de choses à comprendre, en particulier plusieurs régions d’accélération sont envisageables, soit dans le voisinage immédiat du trou noir, soit plus loin, là où une fraction de la matière tombant sur le trou noir est réinjectée dans l’environnement.
H.E.S.S. et le LAPP
Le groupe d’astronomie gamma du LAPP est membre de la collaboration H.E.S.S. depuis 2007. Il a conçu et construit le système de focalisation et le système de déchargement de la caméra du grand télescope HESS-II. Il est responsable de la sécurité de la caméra. Le groupe est également fortement impliqué dans la calibration de l’instrument, le développement de méthodes de traitement et d’analyse des données. Coté scientifique, les chercheurs du LAPP travaillent sur des thématiques aussi diverses que la matière noire, les vestiges de supernova, les régions de formation d’étoiles ou encore les noyaux actifs de galaxie. Associés aux chercheurs d’autres laboratoires français (LAPTh, LUPM, LLR, etc ..) mais aussi internationaux (MPIK, etc...), le groupe est à la pointe scientifique de son domaine. Depuis quelques années, le groupe d’astronomie gamma s’implique également dans le projet CTA, futur réseau de télescopes d’astronomie gamma. Il travaille entre autre sur la mécanique des grands télescopes, le data-management et développe des techniques de calcul haute performance pour le traitement des données.
Photo des télescopes de HESS.
Contact : Gilles Maurin
Communiqué de presse du CNRS
CNRS press release
Article publié dans la revue Nature