L'image aux rayons gamma de la région du centre galactique prise par H.E.S.S. Cliquez pour agrandir
Astrophysiciens utilisant le H.E.S.S. Ces rayons gamma devraient résulter des particules de rayons cosmiques encore plus énergétiques, qui imprègnent toute notre galaxie, s'écraser dans les nuages. Cependant, grâce à l'extrême sensibilité de l'instrument HESS dans cette gamme d'énergie, des mesures précises de l'intensité et des énergies de ces rayons gamma montrent en outre que dans la région centrale de notre galaxie, ces particules de rayons cosmiques sont généralement plus énergétiques que celles mesurées en tombant. sur l'atmosphère terrestre. Les raisons possibles de l'augmentation des rayons cosmiques et des énergies supérieures au cœur de notre galaxie incluent l'écho d'une supernova qui a explosé une dizaine de milliers d'années auparavant, ou une explosion d'accélération de particules du trou noir super massif au centre même de notre galaxie. .
Les rayons gamma ressemblent à la lumière normale ou aux rayons X, mais sont beaucoup plus énergétiques. La lumière visible a une énergie d'environ un électron-volt (1 eV), en termes de physicien. Les rayons X sont des milliers à des millions d'eV. H.E.S.S. détecte les photons de rayons gamma de très haute énergie avec une énergie d'un million de millions d'eV, ou un téraélectronvolt. Ces rayons gamma à haute énergie sont assez rares; même pour des sources astrophysiques relativement puissantes, seulement environ un rayon gamma par mois frappe un mètre carré au sommet de l'atmosphère terrestre.
Des particules de haute énergie provenant de l’espace bombardent en permanence l’atmosphère terrestre de toutes les directions. Leurs énergies dépassent de loin celles qui peuvent être atteintes en utilisant des accélérateurs de particules artificiels. Les rayons cosmiques ont été découverts en 1912 par Victor Hess, et bien qu'ils aient été largement étudiés pendant près d'un siècle, leur origine - souvent déclarée comme l'un des thèmes clés de l'astrophysique - n'est pas encore complètement comprise. Un des premiers résultats importants du H.E.S.S. l'expérience devait révéler une onde de choc d'explosion de supernova [1] comme site d'accélération intense des particules
Dans une récente publication dans le magazine Nature, l'international H.E.S.S. La collaboration a rapporté la découverte d'une émission de rayons gamma à partir d'un complexe de nuages de gaz près du centre de notre propre galaxie de la Voie lactée. Ces nuages géants d'hydrogène gazeux englobent une quantité de gaz équivalente à 50 millions de fois la masse du soleil. Avec le très sensible H.E.S.S. télescopes à rayons gamma, il est possible pour la première fois de montrer que ces nuages brillent dans des rayons gamma de très haute énergie.
Un problème clé dans notre compréhension des rayons cosmiques est leur distribution dans l'espace. Est-ce qu'ils imprègnent la Galaxie entière uniformément, ou est-ce que leur densité et leur distribution en énergie varient en fonction de leur emplacement dans la Galaxie (par exemple, en raison de la proximité d'accélérateurs de particules cosmiques)? Les mesures directes des rayons cosmiques ne peuvent être prises qu'au sein de notre système solaire, situé à environ 25 000 années-lumière du centre de la Galaxie. Cependant, un subterfuge permet aux astrophysiciens d'étudier les rayons cosmiques ailleurs dans la galaxie; lorsqu'une particule de rayons cosmiques entre en collision avec une particule de gaz interstellaire, des rayons gamma sont produits.
La partie centrale de notre galaxie est un zoo astronomique complexe, contenant des exemples de tous les types d'objets exotiques connus des astronomes, tels que les restes d'explosions de supernova et un trou noir super massif. Il contient également d'énormes quantités de gaz interstellaire, qui a tendance à s'agglutiner en nuages. Si des rayons gamma sont détectés depuis la direction d'un tel nuage de gaz, les scientifiques peuvent déduire la densité des rayons cosmiques à l'emplacement du nuage. L'intensité et la distribution d'énergie de ces rayons gamma reflètent celles des rayons cosmiques.
Aux basses énergies, environ 100 millions d'électronvolts (les accélérateurs artificiels atteignent des énergies jusqu'à 1 000 000 millions d'électronvolts), cette technique a été utilisée par le satellite EGRET pour cartographier les rayons cosmiques dans notre Galaxie. Aux très hautes énergies - le véritable domaine des accélérateurs de rayons cosmiques - aucun instrument n'a été jusqu'à présent suffisamment sensible pour «voir» les nuages de gaz interstellaires briller dans des rayons gamma de très haute énergie. a pour la première fois démontré la présence de rayons cosmiques dans cette région centrale de notre Galaxie.
Le H.E.S.S. les données montrent que la densité des rayons cosmiques dépasse celle du voisinage solaire d'un facteur significatif. Fait intéressant, cette différence augmente à mesure que nous montons en énergie, ce qui implique que les rayons cosmiques ont récemment été accélérés. Ainsi, ces données suggèrent que les nuages sont éclairés par un accélérateur de rayons cosmiques à proximité, qui a été actif au cours des dix mille dernières années. Les candidats à de tels accélérateurs sont une gigantesque explosion stellaire qui s'est apparemment déclenchée près du cœur de notre Galaxie dans l'histoire «récente»; un autre site d'accélération possible est le trou noir super-massif au centre de la galaxie. Jim Hinton, l'un des scientifiques impliqués dans la découverte, conclut: «Ce n'est que la première étape. Nous continuons bien sûr à diriger nos télescopes vers le centre de la Galaxie et nous travaillerons dur pour localiser le site d'accélération exact - je suis sûr que d'autres découvertes passionnantes sont à venir. "
L'équipe High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) est composée de scientifiques d'Allemagne, de France, du Royaume-Uni, de République tchèque, d'Irlande, d'Arménie, d'Afrique du Sud et de Namibie.
Les résultats ont été obtenus à l'aide des télescopes High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) en Namibie, dans le sud-ouest de l'Afrique. Ce système de quatre télescopes de 13 m de diamètre est actuellement le détecteur le plus sensible des rayons gamma à très haute énergie. Ceux-ci sont absorbés dans l'atmosphère, où ils donnent une pluie de courte durée de particules. Le H.E.S.S. les télescopes détectent les faibles éclairs de lumière bleuâtre que ces particules émettent (appelés lumière Cherenkov, d'une durée de quelques milliardièmes de seconde), collectant la lumière avec de grands miroirs qui se reflètent sur des caméras extrêmement sensibles. Chaque image donne la position dans le ciel d'un photon gamma unique, et la quantité de lumière collectée donne l'énergie du rayon gamma initial. La constitution des images photon par photon permet à H.E.S.S. pour créer des cartes d'objets astronomiques tels qu'ils apparaissent dans les rayons gamma.
Le H.E.S.S. Le réseau de télescopes représente un effort de construction pluriannuel par une équipe internationale de plus de 100 scientifiques et ingénieurs. L'instrument a été inauguré en septembre 2004 par le Premier ministre namibien, Theo-Ben Guirab, et ses premières données ont déjà abouti à un certain nombre de découvertes importantes, notamment la première image astronomique d'une onde de choc de supernova aux plus hautes énergies de rayons gamma.
Source d'origine: Max Planck Society
