Illustration d’artiste du rayon cosmique extrêmement énergétique observé par un réseau de détecteurs de surface de l’expérience Telescope Array, nommé « particule Amaterasu ». Crédit : Université métropolitaine d’Osaka/L-INSIGHT, Université de Kyoto/Ryuunosuke Takeshige
Une détection révolutionnaire d’un rayon cosmique extrêmement énergétique par l’expérience Telescope Array soulève des questions sur sa source, car elle pointe vers un vide cosmique, remettant en question les théories actuelles sur les origines des rayons cosmiques et la physique des hautes énergies.
Découverte d’une particule extraterrestre exceptionnelle
Les chercheurs impliqués dans l’expérience Telescope Array ont annoncé la détection d’un rayon cosmique extraordinairement énergétique. Cette particule, originaire d’au-delà de notre galaxie, possède un niveau d’énergie étonnant de plus de 240 exa-électron-volts (EeV). Malgré cette découverte remarquable, sa source exacte reste insaisissable, car sa direction d’arrivée ne pointe vers aucune entité astronomique connue.
Le mystère des rayons cosmiques à ultra haute énergie
Les rayons cosmiques sont des particules chargées subatomiques provenant de l’espace, les rayons cosmiques à ultra haute énergie (UHECR) étant un type rare et exceptionnellement puissant. Ces UHECR possèdent des énergies supérieures à 1 EeV, soit environ un million de fois l’énergie atteinte par les accélérateurs de particules fabriqués par l’homme. On pense qu’ils proviennent des phénomènes les plus énergétiques de l’Univers, tels que ceux impliquant des trous noirs, des sursauts gamma et des noyaux galactiques actifs. Cependant, leur physique exacte et leurs mécanismes d’accélération ne sont pas encore entièrement compris. La nature peu fréquente de ces rayons cosmiques hautement énergétiques – estimés à moins d’une particule par siècle et par kilomètre carré – fait de leur détection un événement rare, nécessitant des instruments dotés de vastes zones de collecte.
Illustration d’artiste de l’astronomie des rayons cosmiques à ultra haute énergie pour clarifier les phénomènes extrêmement énergétiques par opposition à un rayon cosmique plus faible qui est impacté par des champs électromagnétiques. Crédit : Université métropolitaine d’Osaka/Université de Kyoto/Ryuunosuke Takeshige
Découverte unique du réseau de télescopes
L’expérience Telescope Array (TA), un réseau de détecteurs de surface à grande échelle situé dans l’Utah avec une zone de détection effective de 700 kilomètres carrés, a détecté avec succès un UHECR avec une énergie révolutionnaire d’environ 244 EeV le 27 mai 2021.
Compte tenu de l’énergie exceptionnellement élevée de la particule, les chercheurs notent qu’elle ne devrait subir que des déviations relativement mineures par les champs magnétiques de premier plan et que sa direction d’arrivée devrait donc être plus étroitement corrélée à sa source. Cependant, les résultats montrent que sa direction d’arrivée ne montre aucune galaxie source évidente, ni aucun autre objet astronomique connu considéré comme une source potentielle d’UHECR.
Au lieu de cela, sa direction d’arrivée renvoie au vide de la structure à grande échelle de l’Univers – une région où résident très peu de galaxies. Les scientifiques suggèrent que cela pourrait indiquer une déviation magnétique beaucoup plus importante que celle prédite par les modèles de champ magnétique galactique, une source non identifiée dans le voisinage extragalactique local ou une compréhension incomplète de la physique des particules de haute énergie associée.
Pour en savoir plus sur cette découverte :
- La Terre frappée par une particule inconnue à très haute énergie
- Des astronomes choqués par un mystérieux rayon cosmique à très haute énergie
