Image composite de la nébuleuse du Crabe — © NASA / ESA / J. Hester and A. Loll / Arizona State University

Des centaines de signaux de rayons gamma de très haute énergie ont été détectés en provenance du centre de la Voie lactée. Les plus puissants franchissant le seuil du pétaélectronvolt (PeV), bien plus élevé que ce que l’on pensait possible dans notre galaxie.

Des valeurs record

Les rayons gamma représentent le type de rayonnement électromagnétique le plus énergétique, libéré lors d’événements extrêmes comme les supernovas, l’annihilation matière-antimatière et l’activité d’objets comme les pulsars. Ils sont souvent détectés avec des énergies de l’ordre du gigaélectronvolt (GeV), mais on sait qu’ils franchissent parfois la barre du téraélectronvolt (TeV), soit 1 000 GeV.

En 2019, la nébuleuse du Crabe avait raflé la couronne des rayons gamma les plus énergétiques jamais détectés, avec une valeur de 100 TeV. Une valeur considérée comme assez proche de la limite énergétique supérieure que les sources pourraient potentiellement atteindre dans notre galaxie. Mais il se trouve que ce record a été récemment pulvérisé.

Dans le cadre de travaux présentés dans la revue Nature, des astronomes chinois ont détecté au sein même de la Voie lactée des rayons gamma d’une énergie supérieure à 1 PeV (1 000 TeV), à l’aide de l’observatoire LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory). Soit des valeurs 10 fois supérieures à celles que l’on pensait possibles.

Au total, l’équipe a identifié 530 photons à ultra-haute énergie (de l’ordre du PeV) provenant de 12 sources distinctes. Le plus élevé atteignant la valeur étonnante de 1,4 PeV, en faisant le photon le plus énergétique jamais observé. L’équipe est parvenue à relier ce rayonnement record à une région active de formation d’étoiles, dans la constellation du Cygne.

Plusieurs sources envisagées

Bien que l’on ne sache toujours pas précisément quels mécanismes permettent d’accélérer suffisamment les protons pour qu’ils atteignent de tels niveaux d’énergie, les chercheurs ont baptisé les puissants accélérateurs de particules cosmiques impliqués des « PeVatrons ».

Leurs sources exactes n’ont pas encore été identifiées, mais les astronomes affirment qu’elles semblent être liées à la formation d’étoiles, de nébuleuses et/ou de restes de supernova. D’autres observations de ce type d’objets pourraient permettre aux scientifiques de mieux comprendre l’origine de ces puissants rayonnements cosmiques.

Et ce n’est qu’un début : le LHAASO est encore en construction et ces découvertes ont été faites lors de la première série d’observations utilisant seulement la moitié du réseau de détection. Lorsque le reste de l’installation sera fonctionnel, ces questions pourront être approfondies.

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