Dans le numéro du 25 mars 2005 de Science Magazine, l'équipe d'astrophysiciens internationaux du système stéréoscopique à haute énergie (HESS), comprenant des astronomes britanniques de l'Université de Durham, rapporte les résultats d'une première étude sensible de la partie centrale de notre galaxie en très haute énergie (VHE) rayons gamma. Parmi les nouveaux objets découverts figurent deux «accélérateurs sombres» - des objets mystérieux qui émettent des particules énergétiques, mais qui n'ont apparemment pas d'équivalent optique ou radiographique.
Cette enquête révèle un total de huit nouvelles sources de rayons gamma VHE dans le disque de notre Galaxie, doublant essentiellement le nombre connu à ces énergies. Les résultats ont poussé l'astronomie dans un domaine jusque-là inconnu, étendant nos connaissances de la Voie lactée dans un nouveau régime de longueurs d'onde, ouvrant ainsi une nouvelle fenêtre sur notre galaxie.
Les rayons gamma sont produits dans des accélérateurs de particules cosmiques extrêmes tels que les explosions de supernovae et offrent une vue unique sur les processus de haute énergie à l'œuvre dans la Voie lactée. L'astronomie à rayons gamma VHE est encore un domaine récent et H.E.S.S. mène la première étude sensible dans cette gamme d'énergie, trouvant des sources jusque-là inconnues.
Il est particulièrement étonnant que deux de ces nouvelles sources découvertes par H.E.S.S. n'ont pas d'homologues évidents dans les bandes de longueur d'onde plus conventionnelles telles que l'astronomie optique et les rayons X. La découverte de rayons gamma VHE provenant de ces sources suggère qu’ils peuvent être des «accélérateurs sombres», comme l’affirme Stefan Funk du Max-Planck Institut à Heidelberg: «Ces objets semblent émettre uniquement des radiations dans les bandes d’énergie les plus élevées. Nous avions espéré qu'avec un nouvel instrument comme le H.E.S.S. nous détecterions de nouvelles sources, mais le succès que nous avons maintenant dépasse toutes nos attentes. »
Le Dr Paula Chadwick de l'Université de Durham ajoute: «Beaucoup des nouveaux objets semblent être des catégories de sources connues, comme les restes de supernovae et les nébuleuses du vent pulsar. Les données sur ces objets nous aideront à mieux comprendre l'accélération des particules dans notre galaxie; mais trouver ces «accélérateurs sombres» a été une surprise. Sans contrepartie à d'autres longueurs d'onde, ils sont, pour le moment, un mystère complet. »
On pense que les accélérateurs de particules cosmiques accélèrent les particules chargées, telles que les électrons et les ions, en agissant sur ces particules avec de fortes ondes de choc. Les rayons gamma à haute énergie sont des produits secondaires des accélérateurs cosmiques et sont plus faciles à détecter car ils se déplacent en ligne droite depuis la source, contrairement aux particules chargées qui sont déviées par les champs magnétiques. Les accélérateurs cosmiques sont généralement visibles à d'autres longueurs d'onde ainsi qu'aux rayons gamma VHE.
Le H.E.S.S. est idéal pour trouver ces nouveaux objets de rayons gamma VHE, car en plus d'étudier des objets vus à d'autres longueurs d'onde qui devraient être des sources de rayons gamma de très haute énergie, son large champ de vision (dix fois le diamètre de la Lune) signifie qu'il peut surveiller le ciel et découvrir des sources jusque-là inconnues.
Une autre découverte importante est que les nouvelles sources apparaissent avec une taille typique de l'ordre du dixième de degré; le H.E.S.S. instrument pour la première fois offre une résolution et une sensibilité suffisantes pour voir de telles structures. Étant donné que les objets se regroupent à une fraction de degré du plan de notre galaxie, ils sont très probablement situés à une distance significative - à plusieurs milliers d'années-lumière du soleil - ce qui implique que ces accélérateurs de particules cosmiques s'étendent sur une taille d'années-lumière.
Les résultats ont été obtenus à l'aide des télescopes High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) en Namibie, en Afrique du Sud-Ouest. Ce système de quatre télescopes de 13 m de diamètre est actuellement le détecteur le plus sensible des rayons gamma VHE, un rayonnement un million millions de fois plus énergétique que la lumière visible. Ces rayons gamma de haute énergie sont assez rares - même pour des sources relativement fortes, seulement environ un rayon gamma par mois atteint un mètre carré au sommet de l'atmosphère terrestre. De plus, comme ils sont absorbés dans l'atmosphère, une détection directe d'un nombre important des rayons gamma rares nécessiterait un satellite de grande taille. Le H.E.S.S. les télescopes utilisent une astuce - ils utilisent l'atmosphère comme moyen de détection. Lorsque les rayons gamma sont absorbés dans l'air, ils émettent de courts éclairs de lumière bleue, appelée lumière Cherenkov, d'une durée de quelques milliardièmes de seconde. Cette lumière est collectée par le H.E.S.S. télescopes avec de grands miroirs et des caméras extrêmement sensibles et peuvent être utilisés pour créer des images d'objets astronomiques tels qu'ils apparaissent dans les rayons gamma.
Le H.E.S.S. Les télescopes représentent plusieurs années d'efforts de construction par une équipe internationale de plus de 100 scientifiques et ingénieurs d'Allemagne, de France, du Royaume-Uni, d'Irlande, de République tchèque, d'Arménie, d'Afrique du Sud et du pays hôte, la Namibie. L'instrument a été inauguré en septembre 2004 par le Premier ministre namibien, Theo-Ben Guirab, et ses premières données ont déjà abouti à un certain nombre de découvertes importantes, notamment la première image astronomique d'une onde de choc de supernova aux plus hautes énergies de rayons gamma.
Source d'origine: communiqué de presse PPARC
