Les scientifiques ont détecté le plus énergique rayons cosmiques jamais découverts, et ils sont produits par des sources mystérieuses relativement proches de la Terre.
Les rayons, constitués d’électrons et de leurs homologues de l’antimatière, les positons, ont été observés à des énergies allant jusqu’à 40 téraélectronvolts (TeV), soit 40 000 fois l’énergie de la lumière visible.
Repérés par l’observatoire du système stéréoscopique à haute énergie (HESS) en Namibie, les rayons perdent de l’énergie lorsqu’ils voyagent dans l’espace en raison de leurs interactions avec la lumière et les champs magnétiques. Cela signifie que pour que des rayons de cette énergie soient détectés, leurs sources doivent être relativement proches. Mais ce qui les produit exactement reste inconnu. Les chercheurs ont publié leurs résultats le 25 novembre dans la revue Physical Review Letters.
« Il s’agit d’un résultat important, car nous pouvons conclure que les CRe (électrons des rayons cosmiques) mesurés proviennent très probablement de très peu de sources situées à proximité de notre propre système solaire, jusqu’à un maximum de quelques 1 000 années-lumière, soit un résultat très important. petite distance par rapport à la taille de notre Galaxie », auteur correspondant Kathrin Egbertsresponsable de la physique expérimentale des astroparticules à l’Université de Potsdam en Allemagne, a déclaré dans un communiqué. (À titre de comparaison, la Voie Lactée mesure environ 100 000 années-lumière.)
Les rayons cosmiques sont des particules de haute énergie produites par le soleil; des explosions stellaires appelées supernovas ; des étoiles à neutrons en rotation rapide appelées pulsars ; et d’autres sources inconnues. Lorsque les rayons frappent la haute atmosphère terrestre, ils se brisent en gerbes de particules détectables à la surface de la Terre. Mais reconstruire les rayons qui ont produit ces pluies de particules est une tâche ardue et incertaine.
Pour trouver les électrons des rayons cosmiques, les chercheurs ont utilisé l’observatoire HESS, un réseau de cinq télescopes de 12 mètres situé dans les hautes terres de Khomas en Namibie.
Pendant une décennie, les télescopes ont scruté la haute atmosphère à la recherche de faibles signes de rayonnement Tchérenkov laissés dans le sillage des rayons se déplaçant rapidement. Tout comme un avion voyageant plus vite que le vitesse du son crée un bang sonique, une particule se déplaçant à travers un milieu ralentissant la lumière plus rapidement que la lumière crée une faible lueur bleue autour d’elle.
En recherchant cette lueur et en utilisant des algorithmes sophistiqués pour filtrer le bruit, les scientifiques ont créé un spectre énergétique pour les rayons frappant la Terre avec des détails sans précédent.
Les quantités de ces rayons ont considérablement diminué à des échelles d’énergie plus élevées, ce qui signifie qu’il sera difficile pour les petits détecteurs spatiaux de les trouver en nombre suffisant. Pourtant, la présence de particules particulièrement énergétiques a donné aux scientifiques une indication claire qu’au moins certaines sources de rayons sont proches de notre planète.
« Les très faibles flux à des TeV plus élevés limitent les possibilités des missions spatiales de rivaliser avec cette mesure », auteur correspondant Mathieu de Nauroisa déclaré un chercheur du Centre national de la recherche scientifique à Paris, dans le communiqué. « Ainsi, notre mesure fournit non seulement des données dans une gamme d’énergie cruciale et jusqu’alors inexplorée, ce qui a un impact sur notre compréhension du quartier local, mais elle est également susceptible de rester une référence pour les années à venir. »
