Des scientifiques chinois attribuent l'origine de la Voie lactée aux rayons cosmiques de haute énergie

Ils ont déclaré que la présence d'une structure en forme de bulle – environ 10 millions de fois plus grande que notre système solaire – pourrait expliquer comment les rayons gamma à haute énergie sont apparus dans la Voie Lactée, contrairement aux théories précédentes sur leurs origines.

« Il s'agit du premier superaccélérateur de rayons cosmiques identifié », a déclaré l'auteur correspondant Cao Chen, professeur à l'Institut de physique des hautes énergies de l'Académie chinoise des sciences, à l'agence de presse officielle Xinhua.

Les rayons cosmiques sont des particules chargées qui se déplacent dans l’espace à peu près à la vitesse de la lumière. Bien qu’ils aient été découverts il y a plus de 100 ans, les scientifiques ne savent toujours pas exactement comment se forment les rayons qui atteignent la Terre ni d’où ils proviennent.

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Les spectres énergétiques précédents des rayons cosmiques montraient un point d’inflexion à un niveau d’énergie de 1 pétaélectron-volt (PeV) – appelé « genou » en raison de sa forme dans les graphiques.

Cao a déclaré au Sichuan News Network que les rayons cosmiques dont l'énergie est inférieure à 1 PeV proviendraient de l'intérieur de la Voie lactée, tandis que les rayons dont l'énergie est supérieure à ce point proviendraient de l'extérieur de notre galaxie.

Cependant, en 2020, Lasso a détecté des photons de très haute énergie générés par des rayons cosmiques d’une énergie supérieure à 1 PeV provenant du Cygnus. Le dernier article détaille comment ces rayons auraient pu se former.

Les chercheurs ont découvert que la structure en forme de bulle dans la région de formation d'étoiles de la constellation, appelée Cygnus

Au centre de la bulle, l’équipe a identifié un amas d’étoiles massif appelé Cygnus OB2 qui contient de nombreuses jeunes étoiles chaudes, certaines avec des températures de surface supérieures à 35 000 degrés Celsius – ce qui pourrait être un superaccélérateur de rayons cosmiques.

Selon l'article, la structure et le spectre énergétique de la bulle sont « raisonnablement reproduits en supposant la présence d'un accélérateur de particules dans le noyau ».

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L'accélérateur de rayons cosmiques est capable de pomper des rayons cosmiques dans l'espace interstellaire avec des énergies de 10 à 25 PeV, qui entrent en collision avec le gaz interstellaire pour produire les photons observés avec des énergies de 1 PeV et plus.

Cao a déclaré au Sichuan News Network que les étoiles de l'amas ont une intensité de rayonnement « 100 à un million de fois supérieure à l'intensité de rayonnement du Soleil ». Les matériaux soufflés à la surface des étoiles par la pression des radiations créent des vents à grande vitesse qui entrent en collision avec le milieu interstellaire, formant ainsi un accélérateur de particules.

« Une fois l'accélérateur formé, les particules microscopiques dominées par les protons sont accélérées à des énergies extrêmement élevées, qui sont les rayons cosmiques que nous observons sur Terre », a déclaré Cao.

Les chercheurs ont découvert que les gaz entourant la structure de la bulle sont liés à l'intensité des rayons gamma générés par l'accélération des particules de haute énergie dans l'espace interstellaire.

« Une hypothèse forte est que chaque source de rayons cosmiques dans notre Galaxie possède une telle bulle ou halo de rayons cosmiques », écrivent-ils dans le journal.

Cao a déclaré au Sichuan News Network que la vitesse de propagation des rayons cosmiques était beaucoup plus lente que prévu – 100 fois inférieure à ce que l'on pensait auparavant – permettant aux chercheurs d'observer la bulle.

« À mesure que le temps d'observation augmente, Lasso devrait détecter davantage de super accélérateurs de rayons cosmiques », a-t-il déclaré dans le rapport de Xinhua. Cao a ajouté qu'il espère que de nouvelles découvertes « résoudront le mystère vieux d'un siècle de l'origine des rayons cosmiques ».

Ces découvertes ont « des conséquences extrêmement pertinentes pour notre description du transport des rayons cosmiques dans la galaxie », a déclaré Elena Amato, astrophysicienne de l'Institut national italien d'astrophysique.