Enigme cosmique : détection sans précédent d'une particule spatiale à ultra haute énergie par un réseau de télescopes sans origine claire

par Henrik Andersen
4 commentaires
High-Energy Cosmic Ray

L'interprétation d'un artiste représente le rayon cosmique hautement énergétique appelé « particule Amaterasu », détecté par le réseau de détecteurs de surface de l'expérience Telescope Array. Cette illustration est attribuée à l'Université métropolitaine d'Osaka/L-INSIGHT et à Ryuunosuke Takeshige de l'Université de Kyoto.

L'identification récente, par l'expérience Telescope Array, d'un rayon cosmique de très haute énergie présente une énigme quant à son origine. Cette détection indique un vide cosmique, posant des défis importants aux théories existantes sur l’origine des rayons cosmiques et à la compréhension de la physique des hautes énergies.

Dévoilement d’une remarquable particule spatiale

L’équipe expérimentale du Telescope Array a rapporté la découverte d’un rayon cosmique doté d’une énergie extraordinaire. Cette particule, originaire de l’extérieur de notre galaxie, possède un niveau d’énergie incroyable dépassant les 240 exa-électrons volts (EeV). Cependant, sa source reste un mystère, car la trajectoire de son arrivée ne correspond à aucun corps astronomique reconnu.

L'énigme des rayons cosmiques de haute énergie

Les rayons cosmiques sont des particules subatomiques provenant de l'espace, les rayons cosmiques à ultra haute énergie (UHECR) étant particulièrement rares et puissants. Ces UHECR ont des énergies supérieures à 1 EeV, soit environ un million de fois supérieure à celle obtenue par les accélérateurs de particules fabriqués par l'homme. On pense qu’ils proviennent des événements les plus énergétiques de l’univers, comme les trous noirs, les sursauts gamma et les noyaux galactiques actifs. Pourtant, la physique et les mécanismes à l’origine de leur accélération ne sont pas complètement compris. Leur rareté – moins d’une particule par siècle et par kilomètre carré – rend leur détection exceptionnellement inhabituelle et nécessite des instruments dotés de vastes zones de collecte.

La représentation d'un artiste met en contraste l'astronomie des rayons cosmiques à ultra haute énergie avec les rayons cosmiques plus faibles affectés par les champs électromagnétiques. Les crédits vont à l'Université métropolitaine d'Osaka, à l'Université de Kyoto et à Ryuunosuke Takeshige.

La découverte unique du réseau de télescopes

Le 27 mai 2021, l'expérience Telescope Array (TA), un vaste réseau de détecteurs de surface situé dans l'Utah couvrant 700 kilomètres carrés, a identifié avec succès un UHECR doté d'une énergie sans précédent d'environ 244 EeV.

L’énergie extraordinaire de cette particule implique qu’elle aurait dû subir une déviation minimale en raison de champs magnétiques intermédiaires, ce qui suggère une corrélation plus directe avec sa source. Pourtant, sa direction d’arrivée ne correspond à aucune galaxie source connue ou à d’autres sources UHECR potentielles.

Sa trajectoire remonte à un vide cosmique dans la structure à grande échelle de l’univers – une zone clairsemée de galaxies. Cette découverte pourrait suggérer une déviation magnétique plus importante que ce que prédisent les modèles actuels de champ magnétique galactique, une source non découverte dans la zone extragalactique locale ou une lacune dans notre compréhension de la physique des particules de haute énergie.

Lectures complémentaires :

  • Rencontre de la Terre avec une particule inconnue à très haute énergie
  • Les astronomes déconcertés par un mystérieux rayon cosmique à très haute énergie

Référence : « Un rayon cosmique extrêmement énergétique observé par un réseau de détecteurs de surface » par la Telescope Array Collaboration*†, et al., publié le 23 novembre 2023 dans Science.
DOI : 10.1126/science.abo5095

Foire aux questions (FAQ) sur les rayons cosmiques à haute énergie

Quelle a été la découverte importante faite par l’expérience Telescope Array ?

L’expérience Telescope Array a détecté un rayon cosmique à très haute énergie, appelé « particule Amaterasu », originaire de l’extérieur de notre galaxie et dont le niveau d’énergie dépasse 240 exa-électron-volts (EeV). Cette découverte est importante en raison de sa haute énergie et du mystère entourant sa source, car elle indique un vide cosmique.

Pourquoi la source du rayon cosmique à haute énergie est-elle un mystère ?

La source de ce rayon cosmique est un mystère car sa trajectoire ne correspond à aucun corps ou événement astronomique connu. Sa direction d'arrivée indique un vide cosmique, une région avec très peu de galaxies, ce qui remet en question les théories actuelles et la compréhension des origines des rayons cosmiques et de la physique des hautes énergies.

Que sont les rayons cosmiques à ultra haute énergie (UHECR) ?

Les rayons cosmiques à ultra haute énergie (UHECR) sont des particules chargées subatomiques extrêmement rares et puissantes provenant de l’espace. Ils possèdent des énergies supérieures à 1 exa-électron-volt (EeV), soit environ un million de fois supérieures aux énergies atteintes par les accélérateurs de particules fabriqués par l'homme. On pense que les UHECR proviennent des phénomènes les plus énergétiques de l’Univers, tels que les trous noirs, les sursauts gamma et les noyaux galactiques actifs.

Qu’est-ce qui rend difficile la détection de ces rayons cosmiques à haute énergie ?

La détection des rayons cosmiques de haute énergie comme celui découvert par le Telescope Array est un défi en raison de leur nature peu fréquente – estimée à moins d’une particule par siècle et par kilomètre carré. Cette rareté nécessite des instruments dotés de vastes zones de collecte pour capturer des événements aussi rares.

Comment l’expérience Telescope Array contribue-t-elle à la recherche en astrophysique ?

L'expérience Telescope Array, avec son réseau de détecteurs de surface à grande échelle dans l'Utah, contribue de manière significative à la recherche en astrophysique en détectant des rayons cosmiques rares et hautement énergétiques. Ces détections fournissent des données précieuses qui peuvent remettre en question et affiner les théories existantes sur la physique des particules de haute énergie et l'origine des rayons cosmiques, améliorant ainsi notre compréhension de l'univers.

En savoir plus sur les rayons cosmiques à haute énergie

  • Aperçu du projet de réseau de télescopes
  • Comprendre les rayons cosmiques
  • Recherche en astrophysique des hautes énergies
  • Phénomènes du vide cosmique
  • Accélérateurs de particules avancés

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4 commentaires

MarkusL décembre 21, 2023 - 1:46 am

Je dois dire que les niveaux d'énergie dont nous parlons ici sont tout simplement époustouflants, 240 EeV, pouvez-vous même imaginer cela ? c'est comme un tout nouveau niveau d'énergie.

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Sam_the_space_nerd décembre 21, 2023 - 7:56 am

ok mais la vraie question est de savoir quelle pourrait être la source d'une particule à si haute énergie, si elle ne pointe vers aucun objet astronomique connu, cela va certainement m'empêcher de dormir la nuit.

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Hélène R. décembre 21, 2023 - 10:32 pm

c'est pourquoi j'aime la recherche spatiale, juste au moment où vous pensez avoir tout compris, l'univers vous lance une courbe. J'ai hâte de voir ce qu'ils découvriront ensuite sur ces rayons cosmiques.

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Jessie K. décembre 21, 2023 - 10:34 pm

wow, c'est un truc vraiment cool, je veux dire détecter un rayon cosmique qui pointe vers un vide dans l'espace ? c'est comme tout droit sorti d'un film de science-fiction.

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