Les rayons cosmiques résultent de l'explosion de supernovas

Étude

 Photo HO / NASA / AFP


Jean-Louis Santini

BOSTON (États-Unis) - Les rayons cosmiques, des particules à haute énergie qui bombardent la Terre en permanence, proviennent bien de l'explosion d'étoiles en fin de vie - les supernovas -, ont démontré des chercheurs, résolvant ainsi un des grands mystères de l'astrophysique.

Les protons constituent jusqu'à 90% des rayons cosmiques qui frappent l'atmosphère terrestre et ont été découverts il y a un siècle par le physicien autrichien Victor Franz Hess.

Ils provoquent une pluie constante de particules qui atteignent le sol et créent des radiations affectant les passagers des avions et surtout les astronautes, durant de longs séjours orbitaux comme dans la Station spatiale internationale (ISS).

Les scientifiques avançaient jusqu'ici deux hypothèses sur l'origine des protons formant les rayons cosmiques: l'explosion de supernovas dans notre galaxie (la Voie Lactée) ou bien de puissants jets d'énergie provenant de trous noirs ailleurs dans l'Univers.

Depuis longtemps les astrophysiciens favorisaient les retombées de l'explosion d'une supernova, mais jusqu'alors cette hypothèse n'avait pu être démontrée, a expliqué Stefan Funk, astrophysicien à l'université de Stanford (Californie, ouest), un des principaux auteurs.

Ces travaux ont été présentés à la conférence annuelle de l'American Society for the Advancement of Science (AAAS), réunie à Boston (Massachusetts, nord-est) du 14 au 18 février. Ils paraissent aussi dans la revue américaine Science du 15 février, publiée par l'AAAS.

«Pour la première fois, nous avons pu détecter la source de l'accélération des protons» et démontré que ces rayonnements étaient accélérés par les ondes de chocs produites par l'explosion de supernovas, a précisé l'astrophysicien lors d'une conférence de presse.

Nuages

Les protons se transforment au cours de multiples collisions en pions, d'autres particules subatomiques, quand l'accélération des rayons cosmiques interagit avec les nuages de gaz et matériaux interstellaires entourant les supernovas, a-t-il expliqué.

Ces pions se dégradent ensuite rapidement pour produire des rayons gamma, les rayonnements lumineux les plus puissants dans l'Univers, qui peuvent être détectés avec des télescopes spéciaux.

Pour cette recherche, ces astrophysiciens ont étudié deux supernovas pendant quatre ans à l'aide d'un détecteur de rayons gamma, à bord du télescope spatial «Fermi Gamma-ray». Ces étoiles sont situées respectivement à environ 5000 et 10 000 années-lumière de la Terre (une année lumière équivaut à 9461 milliards de kilomètres).

Or le problème qui se posait jusqu'alors était de déterminer l'origine des rayons gamma entrant dans les détecteurs, car ces rayons peuvent provenir de nombreuses sources, y compris de protons.

Pour autant, des questions demeurent, ont relevé les scientifiques, qui cherchent à savoir comment les rayons cosmiques affectent les astronautes ou la vie sur Terre. Il reste aussi à déterminer le mécanisme qui contrôle leurs origines et leur accélération.

«Les rayons cosmiques sont importants dans l'Univers en raison de leur énergie qui affecte l'évolution des galaxies», a expliqué Stefan Funk devant la presse.

«Ils nous affectent aussi ici sur la Terre et, selon des hypothèses, ils auraient provoqué des mutations qui auraient rendu la vie possible sur notre planète», a-t-il poursuivi.

«On pense également que ces rayons jouent un rôle dans la condensation atmosphèrique, contribuant ainsi à la formation des nuages (...), et affectent aussi certainement l'environnement», selon le scientifique.



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