La cartographie la plus complète du ciel à très haute énergie jamais réalisée

Publié par Redbran le 23/05/2020 à 13:00
Source: CNRS IN2P3
La collaboration internationale Fermi-LAT présente deux nouveaux catalogues établis avec les données recueillies ces 8 dernières années par le télescope LAT, qui observe les rayons gamma (0.05 GeV-1 TeV) depuis le satellite Fermi lancé en 2008. Baptisés 4FGL et 4LAC, enrichis de milliers de nouvelles sources, ces catalogues représentent des avancées majeures dans la connaissance du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) en rayons gamma à très 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.).

L'émission de rayons gamma dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) provient de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) de particules très énergétiques avec 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 actuels, le...), et révèle ainsi les sites cosmiques où ces particules sont accélérées. Doté de plus de 5000 sources, 4FGL est la cartographie (La cartographie désigne la réalisation et l'étude des cartes géographiques. Le principe majeur de la cartographie est la représentation de données sur un support...) la plus complète du ciel en rayons gamma réalisée à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel....). Comptant environ 60% de nouvelles sources par rapport à l'édition précédente, elle montre une diversité encore plus riche de ces sites cosmiques d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...). Certains appartiennent à la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la galaxie dans laquelle se situent le...): pulsars (étoiles à neutrons en rotation rapide dont le faisceau balaye l'espace à la manière d'un phare), 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 pulsars, restes de supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation...), binaires X, amas globulaires. D'autres sont de nature extragalactique: galaxies voisines, galaxies à sursauts de formation d'étoiles ou noyaux actifs de galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par...). La nature d'une fraction notable des sources (25%) reste indéterminée (En mathématiques, une indéterminée est le concept permettant de formaliser des objets comme les polynômes formels, les fractions rationnelles ou...). Le 4FGL a été réalisé avec une forte contribution française de la part du CENBG de l'IN2P3 (L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) est un institut de recherche fondamentale du CNRS dont le domaine de recherche est comme son nom l'indique la physique nucléaire et des particules. Il a...), responsable de l'identification des sources d'émission, et du DAp du CEA-Irfu, responsable de l'analyse. Ce catalogue du Fermi-LAT fournira des cibles de choix pour le futur observatoire Cherenkov Telecope Array (CTA) qui opèrera à encore plus haute énergie, et à la réalisation duquel l'IN2P3 participe fortement.


Cette carte, en coordonnées galactiques et construite à partir des données de Fermi, montre comment le ciel entier apparaît à des énergies supérieures à 1 GeV. Les points colorés correspondent aux sources individuelles qui sont l'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...) du catalogue présenté ici. © NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...)

Publié conjointement, le catalogue 4LAC se concentre sur les noyaux actifs de galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir...) et devient également le plus important établi à très haute énergie ; il a été produit par la même équipe au CENBG, en collaboration avec des membres de l'Agence Spatiale Italienne (L'Agence spatiale italienne (en italien Agenzia Spaziale Italiana ou ASI ) a été créée en 1988 pour promouvoir, coordonner et diriger les activités spatiales de l'Italie.).

Les noyaux actifs de galaxie du 4LAC sont constitués d'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...) géant, dont la 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...) peut atteindre plusieurs milliards de masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les étoiles ou les autres objets massifs. Elle est égale à la masse de notre Soleil. Son symbole et sa valeur sont :), entouré d'un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...), cet ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) produisant un puissant jet s'étendant à grande distance de la galaxie. Le jet peut être fortuitement orienté vers la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes....) (phénomène de "blazars"), ce qui le rend visible à des distances considérables ; si le jet est orienté différemment, on parle alors de radiogalaxies, dont seules celles relativement proches sont détectables. Les blazars dominent le ciel extragalactique avec plus de 3000 objets présents dans le 4LAC, ce qui représente presque le double d'objets par rapport au catalogue antérieur. L'émission de ces blazars est très variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme....) dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.): certains ont produit des éruptions spectaculaires les rendant les objets les plus brillants du ciel en rayons gamma bien qu'étant situés aux confins de l'Univers visible. Le plus lointain détecté est situé à plus de 12 milliards d'années-lumière.

Pour Benoît Lott, directeur 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...) au CENBG, la sortie conjointe des deux catalogues constitue une étape remarquable et va servir de référence à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le domaine: "4FGL et 4LAC représentent des ressources importantes 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 et les méthodes...) dans la compréhension du ciel à très haute énergie. La mission Fermi a apporté des résultats au-delà de nos espérances". Ce succès n'empêche pas les équipes de regarder au-delà: une nouvelle édition basée sur 10 ans de données est déjà en préparation.

Pour en savoir plus

Publications:
"Fermi Large Area Telescope Fourth Source Catalog", Abdollahi et al 2020, ApJS.
Voir l'article: https://arxiv.org/abs/1902.10045

"The Fourth Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area Telescope", Ajello et al 2020, ApJS.
Voir l'article: https://arxiv.org/abs/1905.10771

Consulter le catalogue 4FGL sur le site Fermi de la NASA

Actualité "Le bestiaire gamma s'enrichit" sur le site du DAp du CEA-Irfu.

Contacts:
- Benoît Lott - Directeur de recherche - lott at cenbg.in2p3.fr
- Berrie Giebels - DAS Astroparticules et cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) - berrie.giebels at in2p3.fr
- Clémence Epitalon - Chargée de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine (télécommunications, nouvelles...) - clemence.epitalon at 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).).fr
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