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Posté par Adrien le Lundi 24/10/2016 à 00:00
Un nouveau type de source gamma dans l'Univers
Des astrophysiciens de la collaboration internationale Hess "High Energy Stereoscopic System", qui réunit notamment des laboratoires du CNRS (IN2P3 et INSU) et du CEA (Dapnia), ont découvert un type nouveau et inattendu de source de rayons gamma de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Il s'agit d'un système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les...) composé d'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) normale et d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) plus compact (un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper (à l'exception notable de la radiation...) ou une étoile à neutrons). Ces résultats sont publiés dans la revue Science.


Image de synthèse de la nouvelle source de rayons gamma: l'étoile (à gauche) et le trou noir ou l'étoile à neutrons (à droite), beaucoup plus compact. Cette image a été créée en utilisant un logiciel libre (Un logiciel libre est un logiciel dont l'utilisation, l'étude, la modification, la duplication et la diffusion sont universellement autorisées sans contrepartie financière. Les droits...) de Rob Hynes (http://www.phys.lsu.edu/~rih/binsim/).
© CNRS/Guillaume Dubus. Disponible à la photothèque du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) (phototheque@cnrs-bellevue.fr)

Les rayons gamma sont produits dans des accélérateurs de particules cosmiques, comme les supernovae. Ils nous renseignent sur les phénomènes de haute énergie à l'œuvre dans la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom...). Le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) de télescopes Hess réalise le premier balayage de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en...) dans ce domaine d'énergie, découvrant ainsi de nombreuses sources encore inconnues.

Les astrophysiciens de la collaboration Hess ont découvert un nouveau type de source gamma de haute énergie. C'est un système composé de deux objets en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) l'un autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) de l'autre. Le premier est une étoile normale, tandis que le second est un trou noir ou une étoile à neutrons (une étoile en fin de vie (La vie est le nom donné :), après le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) de la supernova), beaucoup plus compact que son compagnon, dont il attire la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...). Cette matière tombe vers l'objet compact en décrivant une spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle...), un peu comme l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) qui se vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) dans un évier. Le trou noir ou l'étoile à neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les constituants du noyau de...) expulse un jet de matière se déplaçant à 20 pour cent de la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une...) et qui produit les rayons gamma détectés avec Hess.

Jusqu'à présent, on connaissait une dizaine d'exemples de tels systèmes binaires dans notre galaxie, mais qui émettaient dans un domaine d'énergie moins élevé (celui des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de...) radio et des rayons X). C'est l'un d'eux qui vient d'être identifié comme une source gamma.

Deux questions demeurent en suspens: pourquoi le jet de matière de la nouvelle source ne se déplace-t-il pas à une vitesse (On distingue :) voisine de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge)....), comme c'est normalement le cas pour ce type d'objet ? Comment les rayons gamma s'échappent-ils du système binaire, au lieu de se convertir en particules de matière et d'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que l'antimatière est...), comme le prévoit la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée...) ? D'autres observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des amateurs...) seront nécessaires pour mieux comprendre cette nouvelle source, la nature de l'objet compact et la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) à l'origine de l'émission gamma.

Hess est situé en Namibie, au sud-ouest (Le sud-ouest est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et ouest. Le sud-ouest est opposé au nord-est.) de l'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres...). Ce réseau de quatre télescopes de 13 mètres de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) forme actuellement le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été...) de rayons gamma le plus sensible aux très hautes énergies (un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...) de millions de fois plus énergétique que la lumière visible). Ces rayons gamma sont rares. Même pour une source puissante, seul un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) gamma par mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) et par mètre carré (Le mètre carré (symbole m²) est l'unité d'aire du système international.) arrive en haut de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre. Il faudrait un satellite (Satellite peut faire référence à :) d'une taille gigantesque pour collecter suffisamment de photons gamma dans l'espace. L'astuce du réseau Hess est d'utiliser l'atmosphère comme détecteur. Lorsque les rayons gamma entrent dans l'atmosphère ils émettent des flashs de lumière bleue, la lumière Cherenkov, qui ne durent que quelques milliardièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...). C'est cette lumière, enregistrée par les miroirs et les caméras ultrasensibles de Hess, qui est utilisée pour reconstruire l'image de la source telle qu'elle apparaît en rayons gamma.

Les télescopes Hess sont le résultat de plusieurs années d'efforts de la part d'une collaboration internationale comprenant plus de 100 scientifiques et ingénieurs venant d'Allemagne, de France, de Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de l'Europe continentale. Elle représente la majorité du territoire du Royaume-Uni. En son acception politique, ce toponyme...), d'Irlande, de République Tchèque, d'Arménie et d'Afrique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). Le CNRS et le CEA participent à leur financement à hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) d'un tiers.

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Source: CNRS