En 2021, une particule venue de l'espace a frappé la Terre avec une énergie colossale. D'où une telle puissance peut-elle bien provenir, alors que sa direction initiale pointait vers une région de l'espace apparemment vide ?
Ces flux de particules chargées qui parcourent l'Univers à des vitesses prodigieuses sont appelés rayons cosmiques. Parmi eux, celle désormais nommée Amaterasu se distingue par son niveau d'énergie, surpassant largement ce que nos accélérateurs terrestres peuvent produire. Sa détection a immédiatement retenu l'attention de la communauté astrophysique, qui cherche à comprendre sa provenance.
Une illustration montrant un rayon cosmique frappant les détecteurs de l'expérience Telescope Array en 2021.
Crédit: Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige
Amaterasu, nommée en hommage à une divinité solaire japonaise, transporte une énergie équivalente à des millions de fois celle générée par le Grand collisionneur de hadrons. Cette caractéristique en fait le deuxième rayon cosmique le plus puissant jamais observé, juste derrière la particule 'Oh-My-God' repérée dans les années 1990.
L'histoire s'est corsée lorsque sa trajectoire a semblé provenir du Vide Local, une vaste étendue cosmique dépourvue de galaxies et d'objets célestes notables. Pourtant, de telles particules sont habituellement associées à des événements cataclysmiques comme les explosions d'étoiles ou les trous noirs supermassifs.
Pour éclaircir cette situation, Francesca Capel et Nadine Bourriche, du Max Planck Institute for Physics, ont développé une approche innovante basée sur les données. Leur méthode utilise des simulations réalistes couplées à des techniques statistiques avancées pour retracer le parcours probable de la particule à travers l'espace.
Les résultats de leurs travaux, publiés dans The Astrophysical Journal, indiquent que l'origine d'Amaterasu pourrait se trouver dans des galaxies proches, telles que M82, plutôt que dans le Vide Local.
Cette avancée permet de mieux cibler les environnements cosmiques où se produisent ces accélérations extrêmes.
Les champs magnétiques interstellaires
Dans l'espace, les champs magnétiques jouent un rôle essentiel en déviant la trajectoire des particules chargées comme les rayons cosmiques. Ces champs, souvent générés par les mouvements de gaz et d'étoiles, créent un réseau invisible qui influence le voyage des particules sur de vastes distances.
Lorsqu'un rayon cosmique à haute énergie traverse ces régions magnétiques, sa direction peut être modifiée de manière significative. Cela rend difficile la localisation précise de sa source d'origine, car la particule ne suit pas une ligne droite depuis son point de départ.
Les scientifiques utilisent des modèles pour simuler ces interactions, tenant compte de la force et de l'orientation des champs magnétiques. Ces simulations aident à reconstituer les chemins possibles et à identifier les environnements cosmiques où les particules sont accélérées.
. Et bien peut-être va-t-il falloir revoir cette hypothèse 
, cette particule pourrait par exemple venir de beaucoup plus loin 
. J'aime à me dire que la matière a été initialement très vite enfermée dans des trous noirs ultra massifs (TNUM 
) et qu'elle a fini par s'en extirper, du fait de d'une 
. Et, tout comme un rayon laser finit par s'évaser avec la distance 
, cette matière s'est dispatchée dans toutes les directions, tout en perdant son énergie via les interactions le long de son trajet. Pour plus de détails 
, il faut faire intervenir un cadre cosmologique différent, dans lequel les dimensions macros sont constituées de dimensions élémentaires en nombre croissant avec le temps, de sorte que, pour qu'une telle particule arrive jusqu'à nous, il lui faut pas mal slalomer 
, ce qui expliquerait à la fois sa rareté 
et l'incompréhension actuelle de son origine 
, mais elle traduit la volonté de voir le CMB, non pas comme l'émission d'une surface de première diffusion 
(elle a une certaine épaisseur, tous les photons du CMB n'ont pas été émis en même temps avant d'arriver jusqu'à nous), mais comme celle d'un volume de dernière diffusion, celui de l'univers observable qu'il faut désormais voir comme un volume d'espace-temps 
, je vois mal comment l'on pourrait dire que les TNUM, en fuyant même de tout bord, serait à l'origine d'une 'surface de première diffusion' 
. Enfin, peut-être 
! Mais après tout, coller la responsabilité du CMB à l'univers observable en tant que corps noir est encore une théorie défendue 
, il faut donc croire qu'elle serait encore recevable (faudrait que j'y rejette un oeil 
, ça fait quelques années quand même), donc je prends!