D'après un communiqué de presse de la NASA:
Les scientifiques utilisant le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA ont détecté des faisceaux d’antimatière produits au-dessus des orages sur Terre, un phénomène jamais vu auparavant.
Les scientifiques pensent que les particules d'antimatière se sont formées dans un flash gamma terrestre (TGF), une brève explosion produite à l'intérieur des orages et qui s'est révélée être associée à la foudre. On estime qu'environ 500 TGF se produisent quotidiennement dans le monde, mais la plupart ne sont pas détectés.
"Ces signaux sont la première preuve directe que les orages produisent des faisceaux de particules d'antimatière", a déclaré Michael Briggs, membre de l'équipe Fermi Gamma-ray Burst Monitor (GBM) de l'Université de l'Alabama à Huntsville (UAH). Il a présenté les résultats lundi, lors d'un point de presse lors de la réunion de l'American Astronomical Society à Seattle.
Fermi est conçu pour surveiller les rayons gamma, la forme de lumière à énergie la plus élevée. Lorsque l'antimatière qui frappe Fermi entre en collision avec une particule de matière normale, les deux particules sont immédiatement annihilées et transformées en rayons gamma. Le GBM a détecté des rayons gamma avec des énergies de 511 000 électron-volts, un signal indiquant qu'un électron a rencontré son homologue antimatière, un positron.
Bien que le GBM de Fermi soit conçu pour observer des événements de haute énergie dans l'univers, il fournit également des informations précieuses sur cet étrange phénomène. Le GBM surveille en permanence l'ensemble du ciel céleste au-dessus et la Terre en dessous. L'équipe GBM a identifié 130 TGF depuis le lancement de Fermi en 2008.
«En orbite depuis moins de trois ans, la mission Fermi s'est révélée être un formidable outil pour sonder l'univers. Nous apprenons maintenant qu'il peut découvrir des mystères beaucoup plus près de chez nous », a déclaré Ilana Harrus, scientifique du programme Fermi au siège de la NASA à Washington.
Le vaisseau spatial était situé immédiatement au-dessus d'un orage pour la plupart des TGF observés, mais dans quatre cas, les tempêtes étaient loin de Fermi. De plus, les signaux radio générés par la foudre détectés par un réseau de surveillance mondial indiquaient que le seul éclair à l'époque se trouvait à des centaines de kilomètres ou plus. Au cours d'un TGF, qui s'est produit le 14 décembre 2009, Fermi était situé au-dessus de l'Égypte. Mais la tempête a éclaté en Zambie, à quelque 2 800 milles au sud. La tempête lointaine était au-dessous de l'horizon de Fermi, de sorte que tous les rayons gamma qu'elle a produits n'ont pas pu être détectés.
"Même si Fermi ne pouvait pas voir la tempête, le vaisseau spatial était néanmoins magnétiquement connecté", a déclaré Joseph Dwyer au Florida Institute of Technology à Melbourne, en Floride. "Le TGF a produit des électrons et des positrons à grande vitesse, qui sont ensuite montés Champ magnétique terrestre pour frapper le vaisseau spatial. "
Le faisceau a continué devant Fermi, a atteint un endroit, connu sous le nom de point miroir, où son mouvement a été inversé, puis a frappé le vaisseau spatial une deuxième fois à peine 23 millisecondes plus tard. À chaque fois, des positons dans le faisceau sont entrés en collision avec des électrons dans l'engin spatial. Les particules s’anéantissent, émettant des rayons gamma détectés par le GBM de Fermi.
Les scientifiques ont longtemps soupçonné que les TGF provenaient des forts champs électriques près des sommets des orages. Dans de bonnes conditions, disent-ils, le champ devient suffisamment fort pour entraîner une avalanche d'électrons vers le haut. Atteignant des vitesses presque aussi rapides que la lumière, les électrons de haute énergie émettent des rayons gamma lorsqu'ils sont déviés par les molécules d'air. Normalement, ces rayons gamma sont détectés comme TGF.
Mais les électrons en cascade produisent tellement de rayons gamma qu'ils projettent des électrons et des positrons hors de l'atmosphère. Cela se produit lorsque l'énergie des rayons gamma se transforme en une paire de particules: un électron et un positron. Ce sont ces particules qui atteignent l'orbite de Fermi.
La détection de positrons montre que de nombreuses particules de haute énergie sont éjectées de l'atmosphère. En fait, les scientifiques pensent maintenant que tous les TGF émettent des faisceaux d'électrons / positons. Un document sur les résultats a été accepté pour publication dans Geophysical Research Letters.
"Les résultats de Fermi nous rapprochent de la compréhension du fonctionnement des TGF", a déclaré Steven Cummer à Duke University. "Nous devons encore comprendre ce qui est spécial au sujet de ces tempêtes et le rôle précis que joue la foudre dans le processus."
Le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA est un partenariat d'astrophysique et de physique des particules. Il est géré par le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Md. Il a été développé en collaboration avec le département américain de l'Énergie, avec des contributions importantes d'institutions universitaires et de partenaires en France, en Allemagne, en Italie, au Japon, en Suède et aux États-Unis.
Le GBM Instrument Operations Center est situé au National Space Science Technology Center à Huntsville, en Alberta. L'équipe comprend une collaboration de scientifiques de l'UAH, du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, du Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics en Allemagne et d'autres institutions.
Lundi après minuit (heure normale de l'Est), le document sera disponible sur le site Web de l'AGU à ce lien pour les personnes inscrites à l'AGU.
