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Posté par Adrien le Mardi 10/04/2018 à 00:50
Le plus grand catalogue de sources gamma de très haute énergie de la Galaxie jamais publié
La collaboration internationale H.E.S.S., à laquelle contribuent le CNRS et le CEA, publie le bilan de quinze années d'observations en rayons gamma de la Voie Lactée. Ses télescopes installés en Namibie ont permis d'étudier des populations de nébuleuses à vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) de pulsar (Un pulsar, dont le nom provient de l'abréviation de pulsating radio source (source radio pulsante), est le nom donné à une étoile à neutrons tournant très rapidement sur elle-même...), des restes de supernovæ, mais aussi des micro-quasars, jamais détectés en rayons gamma. Ces études sont complétées par des mesures précises comme celles de l'émission diffuse au centre de notre galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...). Cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) de données servira désormais de référence pour la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur...) internationale. Quatorze articles, soit le plus vaste ensemble de résultats scientifiques dans ce domaine, sont publiés le 9 avril 2018 dans un numéro spécial de la revue "Astronomy & Astrophysics".

Dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), les particules cosmiques sont accélérées par les amas de galaxies (Un amas de galaxies est l'association de plus d'une centaine de galaxies liées entre elles par la gravitation. En deçà de 100, on parle plutôt de groupe de galaxies, même si la...), les supernovæ, les étoiles doubles, les pulsars ou encore certains types de trous noirs supermassifs. Via un mécanisme encore mal compris, elles acquièrent alors une très grande énergie, rendue visible par l'émission de rayons gamma. Lorsque ces rayons gamma atteignent l'atmosphère terrestre, ils sont absorbés en produisant une cascade éphémère de particules secondaires qui émet de faibles flashs de lumière bleutée, la lumière Tcherenkov, en seulement 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...).


Montage représentant les sources de rayons gamma de très haute énergie de la Voie Lactée au dessus des télescopes H.E.S.S. en Namibie. (Photographie de la Voie Lactée au dessus des télescopes H.E.S.S. en Namibie: © F. Acero, Cartographie des sources Gamma / © H.E.S.S. Collaboration

C'est pour parvenir à détecter ces flashs extrêmement brefs, et donc l'émission de rayons gamma, que quatorze pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la...) ont construit en 2002 en Namibie le réseau H.E.S.S. (1), le plus grand observatoire gamma au monde (Le mot monde peut désigner :). Les larges miroirs de ses cinq télescopes collectent la lumière Tcherenkov et la réfléchissent sur des caméras extrêmement sensibles. Chaque image permet d'obtenir la direction d'arrivée d'un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) gamma, tandis que la quantité de lumière collectée renseigne sur son énergie. En accumulant les images photon par photon, H.E.S.S. permet ainsi de cartographier les objets astronomiques en lumière gamma.

Le centre 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 son centre.) et le reste de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette...) d'une étoile massive (Le mot massif peut être employé comme :) ont été les deux premières sources identifiées au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones...) 2003 par les télescopes Tcherenkov de H.E.S.S., alors encore en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de tests. Depuis, en 2700 heures (L'heure est une unité de mesure  :) d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...), le réseau H.E.S.S. a très régulièrement exploré la Galaxie et découvert de nombreuses autres sources et classes de sources de rayons gamma, poussant toujours plus loin le domaine de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas...) gamma au sol. Ses cinq télescopes ont permis d'identifier exactement 78 sources cosmiques émettant des rayons gamma de très haute énergie (VHE)? soit davantage que tous les autres observatoires du monde réunis !

Le catalogue H.E.S.S. Galactic Plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées,...) Survey (HGPS) publié aujourd'hui, quatre fois plus conséquent que le précédent établi en 2006, sera précieux pour la communauté astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des...) toute entière: c'est la première fois qu'un tel ensemble de données en rayons gamma de très haute énergie est mis à sa disposition. Il dresse le bilan de quinze années d'étude qui ont permis de caractériser les types de sources gamma les plus abondants, telles que les nébuleuses à vent de pulsar et les restes de supernovæ, et d'effectuer des mesures de précision sur des sources individuelles comme sur des régions entières de la Voie Lactée. H.E.S.S. a également révélé en détail les accélérateurs de particules sous-jacents à ces sources et la façon dont les rayons cosmiques se déplacent dans le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement...) et façonnent leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques...). Enfin, il a permis de détecter l'émission de nouvelles classes d'objets émettant des rayons gamma de très haute énergie, tels que des trous noirs de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces...) orbitant 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...) d'étoiles massives, et de caractériser l'absence d'émission d'autres classes d'objets, tels que des étoiles en déplacement rapide. Le bilan de H.E.S.S. est si conséquent qu'il démontre que l'astronomie gamma aux très hautes énergies est arrivée à maturité.

La collaboration H.E.S.S. a déjà été récompensée par le prix Descartes de la Commission européenne en 2006, et par le prix Rossi de la Société américaine d'astronomie (AAS) en 2010. Une étude publiée en 2009 a inclus H.E.S.S. parmi les 10 observatoires astronomiques les plus influents dans le monde (2). L'ensemble de la communauté d'astronomie gamma prépare maintenant la succession de H.E.S.S. avec le Cherenkov Telescope Array (CTA), un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) d'observatoire encore plus sensible et basé sur deux sites, l'un dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et l'autre dans l'hémisphère sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.). Mais d'ici sa mise en service durant la décennie 2020, les résultats de H.E.S.S. publiés aujourd'hui serviront la stratégie d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens...) de CTA et resteront la référence en astronomie gamma.

Une implication française très forte

Le réseau H.E.S.S. est situé près du Gamsberg, en Namibie. Il est composé de quatre télescopes de 13 m de diamètre et, depuis 2012, d'un cinquième télescope de 28 m. Cet observatoire international est l'un des instruments de détection de rayons gamma de très haute énergie les plus sensibles dans le monde. Il implique des laboratoires de treize pays (3), dont principalement la France et l'Allemagne. La caméra centrale est ainsi de conception française. Le 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).) et le CEA sont les organismes français les plus impliqués, notamment à travers dix laboratoires:
- Laboratoire Astroparticule et cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) (CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) Diderot/CEA/Observatoire de Paris),
- Centre études nucléaires de Bordeaux Gradignan (CNRS/Université de Bordeaux),
- Centre de physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs...) de Marseille (CNRS/AMU),
- Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de planétologie et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/UJF),
- Institut de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) sur les lois fondamentales de l'Univers (IRFU) du CEA
- Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) des particules (CNRS/Université de Savoie),
- Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS/École polytechnique),
- Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (CNRS/UPMC/Université Paris Diderot),
- Laboratoire Univers et particules de Montpellier (CNRS/Université de Montpellier 2),
- Laboratoire Univers et théories (Observatoire de Paris/CNRS/Université Paris Diderot).

La France est également déjà engagée dans le projet CTA.

Pour en savoir plus
https://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/hgps/

Notes:

(1) High Energy Stereoscopic System
(2) "Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 41, p. 913-914": Consulter le site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World Wide Web reposant sur Internet.)
(3) Allemagne, France, Namibie, 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...) du Sud, Irlande, Arménie, Pologne, Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie de l'Océanie. En plus de l’île-continent du...), Autriche, Suède, Royaume-Uni, Pays-Bas et Japon


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Source: CNRS