Nous n’en avons pas conscience, mais la Terre est constamment bombardée de particules, parfois extrêmement énergétiques, venues de l’espace. Mais d’où exactement ? Les chercheurs peinaient à le comprendre. Ils ont aujourd’hui une nouvelle idée.
Pour les astrophysiciensastrophysiciens, un rayon cosmique de très haute énergie – ou UHECR, pour ultra-high-energy cosmic ray – correspond à un rayon cosmique dont l’énergie est supérieure à un exaélectronvolt (EeV), soit 1018 eV. C’est bien plus que l’énergie de n’importe quelle autre particule issue de rayons cosmiques. Pas moins de 100 000 fois plus, aussi, que celle atteinte par les particules du Grand collisionneur de hadrons (LHC) de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (Cern). Et ces rayons cosmiques de très haute énergie – ou du moins les particules qu’ils produisent en traversant notre atmosphèreatmosphère – restent difficiles à enregistrer par les chercheurs. Ainsi, en quelque 60 ans, ils n’ont toujours pas pu identifier leur origine.
Les regards se tournent vers les collisions d’étoiles à neutrons
Pour produire de tels rayons cosmiques de très haute énergie, les physiciensphysiciens ont imaginé qu’il faudrait un accélérateur cosmique immense, doté d’un puissant champ magnétique. Ce qui les a d’abord orientés vers les noyaux galactiques actifs (AGNAGN). Comprenez, vers les noyaux de galaxies qui tourbillonnent autour de trous noirs supermassifs. Mais les données d’observation n’ont pas pu le confirmer.
Dans les Physical Review Letters, des chercheurs de l’université de New York (États-Unis) avancent aujourd’hui une nouvelle hypothèse. Elle pourrait finalement expliquer bien des choses concernant ces rayons cosmiques à très haute énergie. Par exemple, le fait que les rayons cosmiques les plus énergétiques enregistrés jusqu’ici sont en fait constitués de noyaux atomiques lourds, allant jusqu’au ferfer. Et plus encore, que l’énergie par protonproton, quel que soit le nombre de protons dans l’un de ces noyaux, reste à peu près constante. Les sources de type AGN ne devraient pas être capables d’une telle régularité.
Des rayons cosmiques à très haute énergie derrière les ondes gravitationnelles ?
Mais les collisions, les fusionsfusions d’étoiles à neutrons pourraient le faire, parce qu’elles sont remarquablement semblables. Chacune de ces étoilesétoiles mesurant à peine quelques dizaines de kilomètres de diamètre pour une massemasse d’un peu plus que celle de notre SoleilSoleil. Lorsqu’elles fusionnent, elles produisent donc un accélérateur de particules cosmique de taille fixe susceptible de propulser n’importe quel noyau atomique à la même énergie par proton. Pour le vérifier, les astronomesastronomes pourraient bien ne plus avoir qu’à guetter les ondes gravitationnelles générées par la fusion d’étoiles à neutronsétoiles à neutrons pour voir si des particules accélérées à des énergies ultra-élevées proviennent aussi de cet endroit.
