18 Novembre 2012

Du nouveau au rayon cosmique

 19/11/2012 Des scientifiques du CNRS et du CEA sont parvenus à détecter des particules lointaines, bien qu’elles soient hors de portée des instruments de mesure. Une prouesse technique pleine d’enseignements sur la source de ce rayonnement cosmique.

C’est une particule d’un genre très particulier que les chercheurs du CNRS (1) et du CEA (2) ont réussi à débusquer. En effet, pour la première fois, les scientifiques sont parvenus à détecter des rayons cosmiques très peu chargés en énergie.

Les rayons cosmiques, cela fait un bout de temps que les scientifiques les connaissent.

Ils ont été révélés par le physicien autrichien Victor Franz Hess il y a tout juste cent ans. Les atomes qui les composent sont accélérés à grande vitesse par l’onde de choc colossale produite par l’explosion de supernovas, des étoiles en fin de vie.

Balayés comme des fétus de paille, ils traversent alors l’espace interstellaire à toute vitesse. Certains atteignent la Terre mais ils sont alors arrêtés par l’atmosphère. Leur étude est dévolue à la mission AMS, basée sur la station spatiale internationale en orbite.

Mais ces rayons cosmiques bien connus des chercheurs étaient jusqu’à présent tous très chargés en énergie. « Ceux présentant une énergie moindre sont en effet stoppés par l’héliosphère. Une gigantesque « bulle » protectrice générée par notre soleil. Et ce bouclier court au-delà des planètes de notre système solaire », indique Olivier La Marle, responsable programme astronomie au CNES.

La preuve : même la sonde Voyager qui se trouve actuellement à plus de 18 milliards de kilomètres de notre planète, à la frontière de ce bouclier, n’a pas encore croisé le moindre de ces rayons.

 

S’ils ne viennent pas à proximité de nos sondes et satellites, comment les chercheurs ont-ils pu donc les dénicher ? Par de savants calculs et un travail de fin limier. En effet, lorsqu’ils se déplacent dans l’espace, les rayons de basse énergie laissent parfois dans leur sillage une sorte d’empreinte de pas : des rayons X. Les mêmes que ceux qu’on utilise à l’hôpital pour passer une radio.

Or, ces rayons X, eux, peuvent franchir ce bouclier solaire et filer vers la terre. Il ne restait donc plus aux chercheurs qu’à les traquer à l’aide du satellite XMM-Newton.

Lancé en 1999 par l’ESA (3), ce dernier est en effet spécialisé dans la collecte des informations sur les rayons X. Et là, bingo ! Après quelques calculs, les astronomes sont même parvenus à remonter la trace des rayons X jusqu’à leur source. L’amas des Arches, un groupe d’étoiles situé à environ cent années-lumière du centre de notre galaxie (4).

Sitôt débusqué le repaire de ces rayons, les chercheurs ont alors braqué tous leurs instruments de mesure dessus afin d’en percer les mystères. « Au centre de l’amas des Arches, il y a un groupe d’étoiles « jeunes », explique Olivier La Marle, de quelques dizaines de millions d’années tout au plus (rappelons que notre soleil a 5 milliards d’années).

Et ce groupe d’étoiles a la bougeotte puisqu’il file à environ 700 000 km/h. Ce déplacement crée un vent de particules qui provoque une onde de choc. Bien que de moindre puissance en comparaison de l’explosion d’une supernova, cette sacrée gifle envoie valdinguer les atomes aux quatre coins de la galaxie sous forme de rayons cosmiques de basse énergie.

Et certains d’entre eux vont alors frapper un gros nuage de gaz situé près de l’amas des Arches. Bousculé et irradié par les rayons cosmiques, ce nuage émet alors, par un jeu de réactions physico chimiques complexes, des rayons X. Ceux-là même qu’ont détecté le satellite XMM. Cette découverte révèle ainsi que les supernovas ne sont pas les seules à produire des rayons cosmiques.

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