La semaine dernière, une équipe internationale de plus de 400 chercheurs de 18 nations a finalement confirmé que les rayons cosmiques à haute énergie ne proviennent pas de la Galaxie de la Voie lactée, mais plutôt d’ailleurs.
Dans l’étude, publiée le 22 septembre dans la revue Science, les chercheurs ont recueilli plus de dix ans de données avec l’Observatoire Pierre Auger pour déterminer si les rayons cosmiques à haute énergie frappaient la Terre de façon égale de toutes les directions. Ils ne sont pas.
Au lieu de cela, les chercheurs ont trouvé une surabondance de rayons cosmiques arrivant d’une région spécifique dans le ciel, situé à environ 120 degrés de notre centre galactique, dans une direction qui sort du disque de la Voie lactée et ne peut être associée à des sources possibles dans la galaxie . Les chercheurs ont conclu que les rayons cosmiques à haute énergie doivent avoir des origines extragalactiques.
Les rayons cosmiques à haute énergie, dont les scientifiques connaissent depuis plus de 50 ans, sont comme de petites balles spatiales faites de particules chargées, allant des protons simples aux noyaux atomiques lourds comme le fer. Ils sont extrêmement énergétiques et peuvent parcourir de vastes distances à travers le cosmos à presque la vitesse de la lumière avant d’atteindre la Terre.
L’identification des propriétés des rayons cosmiques peut aider les astronomes à inférer des informations importantes sur les processus qui se produisent dans notre galaxie et dans l’ensemble de l’univers, y compris les événements qui les génèrent et les structures qu’ils traversent pour nous rejoindre. Alors que les rayons cosmiques à faible énergie viennent de l’intérieur de la Voie lactée – y compris de notre Soleil, des grappes d’étoiles et des événements de supernova – les rayons cosmiques de la plus haute énergie ont depuis longtemps été créés à l’extérieur de notre galaxie.
Pour l’étude, les chercheurs ont concentré leurs efforts sur les rayons cosmiques avec des énergies supérieures à 8 x 1019 électrons volts – ce qui représente un million de fois plus d’énergie que les pompes du Grand Hadron Collider (LHC) dans un proton, ou à peu près autant d’énergie qu’il faut pour soulever un ordinateur portable à un pied au-dessus d’une table.
Quand un rayon cosmique à haute énergie atteint la Terre, il peut frapper et effacer toute molécule malheureuse qui traverse notre haute atmosphère. Cette collision initiale commence une réaction en chaîne dévastatrice qui se déverse dans l’atmosphère, déchire d’autres molécules, produisant ce qu’on appelle une douche d’air. Ces airs se gonflent alors qu’ils descendent vers le bas et, au moment où ils atteignent le sol, ils peuvent couvrir une superficie de 10 000 acres (40 kilomètres carrés) et contiennent plus de 10 milliards de particules secondaires – comme les électrons, les photons et les muons.
L’Observatoire Pierre Auger, situé dans la Pampa argentine, ne détecte pas directement les rayons cosmiques. Au lieu de cela, il observe les particules secondaires des douches d’air en utilisant un éventail massif de plus de 1 600 détecteurs individuels couvrant près de 1 200 milles carrés (3 000 km carrés).
Chaque détecteur, espacé d’environ un mille d’intervalle, est rempli de 12 tonnes d’eau pure pour détecter les événements des rayons cosmiques. En analysant comment les temps d’arrivée des particules secondaires diffèrent entre différents détecteurs, les chercheurs peuvent tracer la douche d’air dans l’atmosphère et identifier approximativement l’origine de la particule de rayon cosmique initiale.
En utilisant un échantillon de 30 000 détections de rayons cosmiques à haute énergie, l’équipe a trouvé une large région du ciel où le flux – ou l’afflux de rayons cosmiques – était 6 pour cent plus élevé que la moyenne. Et cette région se trouve en dehors du disque de la Voie lactée.
Bien que quelques pour cent ne semblent pas beaucoup, il n’y a qu’une chance sur cinq millions que l’augmentation du flux observé soit due au hasard.
Malheureusement, l’étude n’a pas pu identifier l’emplacement précis de la source de rayons cosmiques. Cela s’explique en partie par le fait que de nombreuses galaxies regroupent la vaste région du ciel où l’augmentation a été trouvée et en partie parce que les rayons cosmiques peuvent être déviés par le champ magnétique de la Voie Lactée, ce qui les rend extrêmement difficiles à retrouver dans l’espace.
Heureusement, plus l’énergie qu’un rayon cosmique a, moins elle est déviée par un champ magnétique, alors en étudiant les rayons cosmiques ultra-haute énergie, les chercheurs devraient être en mesure de contraindre encore plus l’emplacement de la source. Et en découvrant finalement la source de rayons cosmiques à haute énergie, les astronomes espèrent apprendre à la fois d’où ils proviennent exactement et comment ils sont générés avec de si grandes énergies.
La Source: http://bit.ly/2fw7gFP
