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Centaurus A : une émission gamma à plusieurs milliers d’années lumières

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Centaurus A : une émission gamma à plusieurs milliers d'années lumières

En Namibie, les télescopes de l’expérience H.E.S.S. à laquelle contribue le LAPP, détectent indirectement le rayonnement cosmique depuis plus de dix ans. Grâce à des techniques d’analyse spécifiques, la collaboration H.E.S.S. a démontré que l’émission gamma de très haute énergie de la radio galaxie proche Centaurus A s’étendait sur plusieurs milliers d’années lumières, le long du jet de plasma. Ces résultats sont publiés dans la revue Nature, le 18 juin 2020.

Centaurus A est une galaxie elliptique géante et la galaxie radio la plus proche de la Terre, à une distance d’environ 11 millions d’années-lumière. C’est un des objets les plus étudiés du ciel austral, en raison de sa spectaculaire apparence due à une bande opaque de poussière sur sa partie centrale. En plus d’être proche, cette galaxie éjecte des flux de matières, ou jets visibles de profil, facilitant ainsi leur observation.

Parmi les galaxies dites actives, seuls 10 % exhibent des jets de plasma très collimés, c’est-à-dire pouvant s’étendre sur des centaines de milliers d’années-lumière pour les sources les plus intenses, excédant ainsi largement la taille de la galaxie elle-même. L’hypothèse la plus crédible est que l’accrétion de matière sur le trou noir supermassif tapis au centre de la galaxie est à l’origine de la formation de ces jets de plasma.

L’émission en rayon X observée sur des distances de quelque kiloparsecs de ces mêmes sources est des plus débattue, plusieurs processus microscopiques pouvant en être à l’origine. Une émission synchrotron en rayons X à ces énergies-là requiert des électrons très énergétiques (de l’ordre du Teraelectronvolt) qui ne peuvent survivre très longtemps du fait de leurs importantes pertes d’énergie ; il faut donc imaginer un mécanisme permettant à ces électrons d’être ré-accélérés continuellement le long du jet.

L’observatoire H.E.S.S., installé en Namibie, et qui opère dans le domaine des rayons gamma de très haute énergie, environ 1 000 000 de fois plus haut en énergie que les rayons X, a observé Centaurus A pendant plus de 200 heures et a pu mettre en évidence une émission au TeV elle aussi étendue, et corrélée avec l’émission X des jets.

Légende : carte radio (21cm) de Centaurus A floutée par la fonction d’étalement du point (PSF) de H.E.S.S. Les contours noirs présentent le contour de cette émission sans la PSF. La ligne blanche est le contour à 5σ de la mesure H.E.S.S., la ligne verte donne la PSF à 68 % alors que l’ellipse bleue est la morphologie mesurée par H.E.S.S. sans la PSF.

Pour la première fois, on a ainsi une preuve expérimentale de l’accélération de particules tout au long du jet, et non pas seulement à sa base comme on le pensait précédemment.

Centaurus A possédant un jet comparable à celui d’autres galaxies de type radio, ces observations ont des implications importantes pour la compréhension des émetteurs gamma cosmiques, indiquant notamment que les radio-galaxies sont vraisemblablement des accélérateurs d’électrons très efficaces. Du fait de leur grand nombre, celles-ci pourraient ainsi, même si elles sont difficilement détectables individuellement, contribuer collectivement de façon très significative à la redistribution d’énergie dans le milieu intergalactique. Ceci se traduirait notamment par une contribution importante au fond gamma extragalactique.

« Au LAPP, nous avons réalisé des analyses croisées des données observées afin de vérifier la pertinence des résultats mais aussi la fiabilité des instruments, explique David Sanchez, chercheur dans l’équipe HESS, pour parfaitement connaître les performances de nos instruments, nous avons également participé au développement d’une simulation qui colle à la réalité du ciel, à la position de l’observation. Etre au plus proche de l’instrument permet une plus grande précision ».

Lien vers l’article : https://rdcu.be/b40X5