Différentes avancées technologiques, comme le télescope spatial Probe of Extreme Multi-Messenger Astrophysics (POEMMA), que la NASA pourrait lancer dans les années 2030, ou de nouvelles découvertes sur le rôle des noyaux actifs de galaxies (AGN), permettront de découvrir l’origine de les émissions énergétiques les plus puissantes du cosmos, telles que les rayons cosmiques à énergie extrême (EECR), élargissant notre vision de l’Univers.
Il y a trente ans, la détection de la particule la plus énergétique jamais vue, surnommée particule d’ogm en référence à l’expression « Oh My God » en anglais, il a initié une série de nouvelles investigations dans le domaine des rayons cosmiques. Depuis lors, nous avons identifié de nombreux autres rayons cosmiques à ultra-haute énergie, et nous sommes en train de percer le mystère de leur origine et de leur nature.
De nouvelles études sur des phénomènes tels que les noyaux actifs de galaxie (AGN) ou un télescope spatial d’un milliard de dollars, qui peut surveiller des régions encore plus vastes de l’atmosphère terrestre et serait opérationnel d’ici 2030, sont les clés pour révéler l’origine des rayons cosmiques les plus énergétiques. Selon les scientifiques, cette découverte aurait des implications clés pour notre compréhension de l’Univers.
Une pluie d’énergie cosmique
Selon un article publié dans New Scientist, lorsque les rayons cosmiques frappent notre atmosphère, ils entrent en collision avec les molécules qui y sont présentes, produisant une « pluie » de particules énergétiques. Ces « ruptures » de la particule d’origine contiennent encore beaucoup d’énergie et peuvent même interférer avec l’électronique de l’avion.
C’est précisément cette gerbe de particules secondaires que nous avons appris à détecter au fil des décennies, permettant d’en déduire l’énergie du rayon cosmique qui l’a produite. Grâce à cela, les scientifiques savent que Les rayons cosmiques ont différentes gammes d’énergies.. Les moins énergétiques sont les plus courantes : chaque centimètre carré de l’atmosphère extérieure est frappé une fois par minute par l’un d’eux. Pendant ce temps, les plus énergétiques sont beaucoup plus étranges, puisqu’ils n’impactent qu’une fois par siècle par kilomètre carré d’atmosphère.
De cette manière, Les repérer, c’est presque comme trouver une aiguille dans une botte de foin.: Face à cela, la science a tenté d’avancer, depuis l’identification de la particule OGM en octobre 1991 jusqu’à aujourd’hui, dans de nouvelles techniques et instruments capables de détecter la rayons cosmiques ultra énergique, voyageant à une vitesse proche de la lumière et concentrant des quantités incroyables d’énergie.
Retracer son origine
D’où viennent ces rayons cosmiques extrêmes ? Une probabilité sont noyaux galactiques actifs ou AGN, des zones denses et très lumineuses au centre de certaines galaxies, qui abritent un trou noir supermassif. Ils sont relativement courants, avec environ une galaxie sur mille ayant un AGN.
Selon les scientifiques, les AGN peuvent projeter des jets de plasma surchauffé, qui à leur tour produisent en permanence des ondes de choc lorsqu’ils affectent l’espace intergalactique environnant : de telles réactions pourraient générer des particules d’OGM et se transformer en « usines » à rayons cosmiques voyager dans différentes régions de l’espace.
D’autres événements intenses et de courte durée, tels que les puissantes explosions connues sous le nom de sursauts gamma, pourrait également être une source de rayons cosmiques. Quelque chose de similaire se produirait avec des galaxies avec « pousses d’étoiles »où des régions de formation d’étoiles intenses pourraient créer les conditions nécessaires pour accélérer les particules à la vitesse requise, produisant des rayons cosmiques.
Développer la capacité d’observation
Cependant, la détection de ces processus extrêmes et identifier les rayons cosmiques requiert à son tour de nouvelles technologies d’observation. C’est pourquoi la NASA travaille depuis 2020 sur le télescope spatial Sonde d’astrophysique extrême multi-messagers (POEMMA)qui pourrait être lancée dans les années 2030 et nécessitera un investissement d’un milliard de dollars.
POEMMA fournira au moins 10 fois plus de détection que les réseaux terrestres actuels, y compris l’identification de rayons cosmiques à énergie extrême (EECR). De plus, il sera plus facile de discerner la nature des particules entrantes, en déterminant s’il s’agit de protons ou de noyaux plus lourds de fer, de carbone, d’hélium ou d’autres éléments. Grâce à ces connaissances, les scientifiques pourront reconstituer plus en détail leur chemin de retour dans l’espace.