L'origine des rayons cosmiques
L'origine des rayons cosmiques trouble les astrophysiciens depuis des décennies. Toutefois, de nouvelles preuves ont été révélées par les scientifiques financés par l'UE dans le cadre du projet GAMMA («Gamma ray astronomy and the origin of galactic cosmic rays») à l'aide de données provenant d'un système stéréoscopique à haute énergie (high energy stereoscopic system, HESS). Les collisions entre les protons génèrent des particules subatomiques appelées pions neutres qui se transforment rapidement en photons de rayons gamma. Contrairement aux rayons cosmiques, les rayons gamma ne sont pas affectés par les champs magnétiques et peuvent être tracés jusqu'à leurs sources. Les chercheurs GAMMA ont étudié ces rayons gamma pour prouver le concept de la création des rayons cosmiques. Les rayons gamma des résidus de supernovas individuelles étaient considérés comme étant la source des rayons cosmiques. Les résultats ont été comparés aux observations des télescopes HESS de Cherenkov. Située en Namibie, l'expérience permet aux scientifiques d'explorer les sources de rayons gamma avec des intensités de quelques millièmes du flux de la nébuleuse du Crabe; la source de rayons gamma la plus lumineuse dans le ciel. L'accord entre les données HESS et les prévisions théoriques ont servi de point de départ pour les chercheurs GAMMA pour l'étude des rayons cosmiques après qu'ils se soient échappés de leur source. Les scientifiques ont spéculé sur le fait que les rayons cosmiques sont accélérés progressivement et sur de longues périodes de temps par les coquilles de gaz expulsées par la supernova. Ils ont estimé les émissions de rayons gamma sur la base de l'hypothèse que des nuages moléculaires massifs entouraient la source de rayons cosmiques. Les découvertes ont été comparées aux observations des résidus de supernova W28, à proximité desquels un nuage moléculaire se trouve. La comparaison entre les données des rayons gamma et les prévisions théoriques ont permis de déterminer les caractéristiques de diffusion des rayons cosmiques. En particulier, le coefficient de diffusion a été défini pour la première fois, une chose qui n'était pas possible avec uniquement des calculs théoriques. Le projet GAMMA a fourni des preuves concluantes que les supernovas peuvent générer des rayons cosmiques. La question de savoir si les explosions d'étoiles provoquent la plupart des rayons cosmiques reste toutefois incertaine. L'on ne sait pas non plus quelles énergies des résidus de supernova peuvent accélérer les particules. Ces questions doivent être traitées par le tableau du télescope de Cherenkov actuellement en construction.
Mots‑clés
Supernova, protons, noyau atomique, rayons cosmiques, HESS, rayons gamma, télescope de Cherenkov, nébuleuse du Crabe, tableau de télescope