L’origine extragalactique des rayons cosmiques ultra-énergétiques


Les astrophysiciens cherchent désormais à déterminer la provenance précise de ces particules de l’espace.

D’où proviennent les rayons cosmiques les plus énergétiques, ces particules – protons ou noyaux atomiques – dont l’énergie est au moins un million de fois supérieure à celle des protons accélérés au LHC1Le Grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider) du Cern, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire. ? Les scientifiques de l’expérience Auger, dont plusieurs sont issus de trois laboratoires du CNRS2Institut de physique nucléaire d’Orsay (CNRS/Université Paris-Sud) ; Laboratoire de physique nucléaire et des hautes énergies (CNRS/Université Sorbonne Université/Université Paris Diderot) ; Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie (CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP). , ont tranché : ils ne proviennent pas de la Voie lactée mais ont été propulsés depuis des galaxies situées à des dizaines, voire des centaines de millions d’années-lumière !

Pour parvenir à cette conclusion, les astrophysiciens ont étudié 30 000 particules détectées entre 2004 et 2016 par l’Observatoire Pierre Auger, en Argentine. Ces rayons cosmiques proviennent préférentiellement d’une direction du ciel qui ne peut en aucun cas être associée à des sources potentielles situées dans le plan de la galaxie ou en son centre. « La certitude statistique à laquelle nous sommes parvenus constitue la première preuve convaincante d’une origine extragalactique pour ces rayons cosmiques », indique Olivier Deligny, cosignataire de l’étude.

Pour déterminer leur provenance précise, les chercheurs se concentrent désormais sur les plus énergétiques de ces rayons cosmiques, qui sont aussi les moins déviés par le champ magnétique de la galaxie. « Nous commençons à voir une corrélation entre leurs directions d’arrivée et les positions de galaxies à sursauts de formation d’étoiles », précise l’astrophysicien. Après 50 ans de controverse, le dénouement est proche !

Science, septembre 2017