đź“° Les scientifiques n’expliquent pas ce puissant dipĂ´le gamma observĂ© dans la voute cĂ©leste

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Un rĂ©cent travail d’analyse des donnĂ©es du TĂ©lescope Spatial Fermi de la NASA, menĂ© par Alexander Kashlinsky, cosmologiste Ă  l’UniversitĂ© du Maryland et au Centre de Vol Spatial Goddard de la NASA, a mis en lumière un signal gamma inattendu en dehors de notre galaxie. Cette dĂ©couverte, prĂ©sentĂ©e lors de la 243ème rĂ©union de l’American Astronomical Society Ă  la Nouvelle-OrlĂ©ans, suggère la prĂ©sence de phĂ©nomènes cosmiques encore inconnus.


Cette vue d’artiste montre le ciel entier en rayons gamma avec des cercles magenta illustrant la provenance de rayons gamma de haute Ă©nergie en surabondance.
Crédit: Goddard Space Flight Center de la NASA

L’Ă©quipe de chercheurs, après avoir Ă©tudiĂ© 13 ans de donnĂ©es du Large Area Telescope (LAT) de Fermi, a identifiĂ© une rĂ©gion du ciel oĂą les rayons gamma Ă  haute Ă©nergie, supĂ©rieurs Ă  3 milliards d’Ă©lectrons-volts (GeV), sont plus nombreux que la moyenne. Cette dĂ©couverte, publiĂ©e le 10 janvier dans The Astrophysical Journal Letters, pourrait ĂŞtre liĂ©e Ă  des particules cosmiques parmi les plus Ă©nergĂ©tiques jamais dĂ©tectĂ©es.

La recherche initiale portait sur un signal gamma liĂ© au CMB (fond diffus cosmologique), la plus ancienne lumière de l’univers, rĂ©sultant de la formation des premiers atomes. Cette lumière, dĂ©tectĂ©e pour la première fois en 1965, a Ă©tĂ© Ă©tirĂ©e par l’expansion de l’espace au cours des 13 milliards d’annĂ©es Ă©coulĂ©es. Dans les annĂ©es 1970, les astronomes ont dĂ©couvert que le CMB prĂ©sentait une structure dipolaire, mesurĂ©e avec prĂ©cision par la mission COBE de la NASA. Cette structure est gĂ©nĂ©ralement interprĂ©tĂ©e comme rĂ©sultant du mouvement de notre système solaire (Le système solaire est un système planĂ©taire composĂ© d’une Ă©toile, le…) par rapport au CMB.

L’Ă©quipe cherchait Ă  dĂ©tecter un motif dipolaire similaire dans les rayons gamma, cherchant a mettre en Ă©vidence une surabondance de rayons gamma se propageant dans notre direction en s’appuyant sur les donnĂ©es du Fermi LAT. Cependant, le dipĂ´le gamma dĂ©couvert est situĂ© dans le ciel austral, loin du dipĂ´le du CMB, et son ampleur est dix fois supĂ©rieure Ă  celle attendue causĂ©e par le mouvement de notre galaxie.


Les cartes LAT soustraites à la source, codées de 2,74 à 115 GeV.

Cette dĂ©couverte soulève la question d’un lien possible entre les rayons gamma et les rayons cosmiques de très haute Ă©nergie, dont les origines restent l’un des plus grands mystères de l’astrophysique. Depuis 2017, l’Observatoire Pierre Auger (Pierre Victor Auger (14 mai 1899 – 25 dĂ©cembre 1993) Ă©tait un physicien français nĂ© Ă  Paris,…) en Argentine a signalĂ© un dipĂ´le dans la direction d’arrivĂ©e des rayons cosmiques d’ultra haute Ă©nergie (UHECR). Ces rayons, chargĂ©s Ă©lectriquement, sont dĂ©viĂ©s par le champ magnĂ©tique (En physique, le champ magnĂ©tique (ou induction magnĂ©tique, ou densitĂ© de flux…) de la galaxie, mais le dipĂ´le UHECR coĂŻncide Ă©tonnamment avec la localisation du signal gamma dĂ©couvert par l’Ă©quipe de Kashlinsky.
L’hypothèse que des sources encore non identifiĂ©es produisent Ă  la fois ces rayons gamma et ces particules de ultra haute Ă©nergie est actuellement Ă  l’Ă©tude. Pour rĂ©soudre cette Ă©nigme cosmique, les astronomes doivent localiser ces sources mystĂ©rieuses ou proposer des explications alternatives pour les deux phĂ©nomènes observĂ©s.

Ce travail, qui ouvre une nouvelle fenĂŞtre sur l’Univers, est le fruit d’une collaboration internationale incluant des contributions de France, d’Allemagne, d’Italie, du Japon, de Suède et des États-Unis. La rĂ©solution de ce mystère pourrait fournir des indices prĂ©cieux sur des processus physiques opĂ©rant dans l’Univers primordial.

Le concept de dipĂ´le gamma en Astrophysique

Le concept de « dipĂ´le gamma » en astrophysique est Ă©troitement liĂ© Ă  l’Ă©tude des rayons gamma dans l’Univers. Pour comprendre ce concept, il est d’abord nĂ©cessaire de saisir la nature des rayons gamma et leur rĂ´le dans l’observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phĂ©nomènes, sans volontĂ© de les…) cosmique.

Les rayons gamma sont une forme de rayonnement Ă©lectromagnĂ©tique, possĂ©dant l’Ă©nergie la plus Ă©levĂ©e parmi les diffĂ©rents types de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, dĂ©signe le processus d’Ă©mission ou de…) du spectre Ă©lectromagnĂ©tique (Le spectre Ă©lectromagnĂ©tique est la dĂ©composition du rayonnement…). En astrophysique, l’observation des rayons gamma permet de dĂ©tecter et d’Ă©tudier des phĂ©nomènes extrĂŞmement Ă©nergĂ©tiques, tels que les supernovae, les noyaux galactiques actifs ou les sursauts gamma.

Le terme « dipĂ´le » se rĂ©fère Ă  une distribution en deux pĂ´les, souvent utilisĂ© dans le contexte du fond diffus cosmologique (CMB), qui prĂ©sente une lĂ©gère anisotropie (L’anisotropie (contraire d’isotropie) est la propriĂ©tĂ© d’ĂŞtre dĂ©pendant de la direction….) sous forme de dipĂ´le. Cette anisotropie est principalement due au mouvement de la Terre et de notre galaxie Ă  travers l’espace, crĂ©ant un effet Doppler qui modifie la perception du CMB.

Dans le contexte des rayons gamma, le « dipĂ´le gamma » dĂ©signe une distribution anisotrope similaire dĂ©tectĂ©e dans le fond diffus de rayons gamma. Cette anisotropie pourrait ĂŞtre le reflet de structures Ă  grande Ă©chelle (La grande Ă©chelle, aussi appelĂ©e Ă©chelle aĂ©rienne ou auto Ă©chelle, est un…) dans l’Univers ou de phĂ©nomènes astrophysiques non encore entièrement compris. La dĂ©couverte d’un tel dipĂ´le gamma, en particulier si sa direction et son amplitude (Dans cette simple Ă©quation d’onde 🙂 diffèrent de ceux attendus Ă  partir du mouvement de notre système solaire, pourrait fournir des indices sur des processus physiques opĂ©rant dans l’univers lointain ou sur la distribution de matière Ă  grande Ă©chelle.

La recherche d’un dipĂ´le gamma est donc un domaine d’Ă©tude de premier ordre, car elle pourrait rĂ©vĂ©ler de nouvelles informations sur la structure de l’Univers et sur les sources des rayons gamma les plus Ă©nergĂ©tiques.



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