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Les sources des rayons cosmiques d'énergie extrême

Les chercheurs de l'Observatoire Pierre Auger ont démontré l'origine extragalactique des rayons cosmiques d'énergie extrême qui bombardent la Terre. Les noyaux actifs de galaxie en seraient les sources les plus plausibles. L'Observatoire Pierre Auger est le plus grand instrument consacré à l'étude des rayons cosmiques.
Les rayons cosmiques sont des protons ou des noyaux atomiques qui traversent notre Univers à une vitesse proche de celle de la lumière. Quand ces rayons entrent en collision avec la haute atmosphère de notre planète, ils créent une cascade de particules secondaires, appelée gerbe atmosphérique, qui peut s'étendre sur plus de 40 kilomètres carrés quand elle arrive au sol. Le physicien français Pierre Auger (1899-1993) a été le premier à observer, en 1938, les gerbes atmosphériques produites par l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère terrestre. L'Observatoire Pierre Auger détecte les gerbes atmosphériques grâce à un réseau de 1 600 détecteurs de particules, espacés d'1,5 kilomètre, qui s'étendent sur une surface de 3 000 kilomètres carrés. En plus, 24 télescopes observent la lumière fluorescente produite par la gerbe lors de son passage dans l'atmosphère. Cette combinaison de détecteurs permet une étude optimale et très précise de ces rayons cosmiques. L'Observatoire a détecté plus d'un million de rayons cosmiques depuis le démarrage de la prise de données en janvier 2004, mais seuls 81 d'entre eux ont une énergie supérieure à 40.10^18 électron-Volts (40 EeV), seuil à partir duquel leur direction d'arrivée pointe raisonnablement vers leur source. Et parmi ceux-là, 27 ont une énergie supérieure à 60 EeV. Les chercheurs de la collaboration Auger ont découvert que la plupart de ces 27 rayons cosmiques d'énergie extrême pointent vers les positions des noyaux actifs de galaxies les plus proches, à moins de quelques centaines de millions d'années lumière de la Terre. Mais qu'est-ce qu'un noyau actif de galaxie ? La plupart des galaxies ont un trou noir super massif (plusieurs millions de fois la masse du soleil) en leur centre, qui dévore la matière alentour en quantités gigantesques. Au centre de certaines galaxies il y a un noyau extrêmement brillant : on parle alors d'un noyau actif de galaxie. Ces objets sont les sources de lumière les plus puissantes de l'Univers. Lire la totalité du communiqué sur le site du CNRS