Les superbulles contiennent du plasma porté à plusieurs millions de degrés et font des centaines d'années lumière de diamètre.Crédits – Rayons X : NASA/CXC/U.Mich./S.Oey, IR : NASA/JPL, Optique : ESO/WFI/2.2-m
Près de 110 ans après leur découverte, un pan de voile se lève sur l’origine des rayons cosmiques. En étudiant différents lieux et mécanismes pour leur accélération dans notre galaxie, une équipe de physiciens des laboratoires APC, IJCLab et IMPMC, en collaboration avec des collègues du CfA (États Unis) et de l’Université de Turin (Italie), vient de montrer que le berceau de ces bolides est à chercher dans des ‘superbulles’ de plasma à des millions de degrés, qui se forment autour des amas d’étoiles massives.
Le rayonnement cosmique est principalement constitué de noyaux d’atomes, allant du proton aux noyaux les plus lourds, qui proviennent pour l’essentiel de la Voie lactée et frappent la Terre avec des énergies souvent bien supérieures à celles atteintes dans les accélérateurs de particules terrestres. Des observations en rayons gamma ont montré qu’une accélération de noyaux atomiques a lieu dans les ondes de choc générées par les explosions d’étoiles en supernova. Mais le scénario précis de la genèse de ce flux de particules restait à écrire.
L’équipe a étudié les conditions nécessaires à la production des rayons cosmiques dans les différentes phases du milieu interstellaire. Elle a montré que l’accélération du contenu des ‘superbulles ‘par des ondes de choc permettait d’expliquer la composition chimique très particulière du rayonnement cosmique, différente de celle du milieu interstellaire local. On y trouve par exemple un déficit d'hydrogène et d'hélium, une surreprésentation des éléments réfractaires par rapport aux éléments volatils, ou encore un rapport isotopique néon 22 sur néon 20 cinq fois plus élevé que dans le système solaire. Cette dernière particularité s’explique par l’accélération de vents d’étoiles géantes au sein des ‘superbulles’.
Près de 110 ans après leur découverte, un pan de voile se lève sur l’origine des rayons cosmiques. En étudiant différents lieux et mécanismes pour leur accélération dans notre galaxie, une équipe de physiciens des laboratoires APC, IJCLab et IMPMC, en collaboration avec des collègues du CfA (États Unis) et de l’Université de Turin (Italie), vient de montrer que le berceau de ces bolides est à chercher dans des ‘superbulles’ de plasma à des millions de degrés, qui se forment autour des amas d’étoiles massives.
Le rayonnement cosmique est principalement constitué de noyaux d’atomes, allant du proton aux noyaux les plus lourds, qui proviennent pour l’essentiel de la Voie lactée et frappent la Terre avec des énergies souvent bien supérieures à celles atteintes dans les accélérateurs de particules terrestres. Des observations en rayons gamma ont montré qu’une accélération de noyaux atomiques a lieu dans les ondes de choc générées par les explosions d’étoiles en supernova. Mais le scénario précis de la genèse de ce flux de particules restait à écrire.
L’équipe a étudié les conditions nécessaires à la production des rayons cosmiques dans les différentes phases du milieu interstellaire. Elle a montré que l’accélération du contenu des ‘superbulles ‘par des ondes de choc permettait d’expliquer la composition chimique très particulière du rayonnement cosmique, différente de celle du milieu interstellaire local. On y trouve par exemple un déficit d'hydrogène et d'hélium, une surreprésentation des éléments réfractaires par rapport aux éléments volatils, ou encore un rapport isotopique néon 22 sur néon 20 cinq fois plus élevé que dans le système solaire. Cette dernière particularité s’explique par l’accélération de vents d’étoiles géantes au sein des ‘superbulles’.
Ce scénario pourrait réserver d’autres surprises. En particulier, il pourrait peut-être expliquer comment des rayons cosmiques sont accélérés dans notre galaxie jusqu'à des énergies phénoménales de 1016 à 1018 eV.
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