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Nouvelles scientifiques

 

Paris, le 19 mars 2009

 

Collaboration entre le sol et l’espace : les observatoires Fermi et Hess explorent les énergies extrêmes d'un blazar

 

Une équipe internationale d'astrophysiciens des collaborations Fermi et Hess, qui regroupent des chercheurs de l’IN2P3/CNRS, de l’Insu/CNRS et de l’Irfu/CEA(1), a découvert des changements surprenants dans le rayonnement émis par une galaxie active. L'image qui ressort de ces premières observations simultanées en lumière visible, rayons X et rayons gamma est beaucoup plus complexe que les scientifiques ne l'attendaient, et représente un nouveau défi pour les théories expliquant l'origine de ces rayonnements. Ces mesures ont été possibles grâce à l'utilisation conjointe de ces instruments au sol et dans l'espace, une première mondiale.

 

La galaxie en question se nomme PKS 2155-304, un type d'objet connu comme étant un "blazar". Comme dans beaucoup de galaxies actives, des jets de particules sont émis à des vitesses proches de la vitesse de la lumière quand de la matière tombe dans le trou noir supermassif au centre de la galaxie. Dans le cas des blazars, la galaxie est orientée de telle façon que nous regardons le jet de face.

PKS 2155-304 est située à 1,5 milliards d'années-lumière et il est généralement un émetteur peu intense mais constant de rayons gamma. Par contre, quand le jet de particules est le siège d'un sursaut de grande ampleur, comme ce fut le cas en 2006, la galaxie peut devenir la source la plus brillante de rayons gamma – des rayons d'une énergie plus de 50 millions de milliards plus énergétiques que la lumière visible !
Mais même pour les sources les plus puissantes, seul un rayon gamma de cette énergie arrive au sommet de l'atmosphère terrestre par mètre carré et par mois. L'absorption atmosphérique d'un de ces rayons gamma créé une brève cascade de particules subatomiques, qui génère un éclair lumineux quand elle traverse l'atmosphère. Le High energy stereoscopic system (Hess), réseau de télescopes franco-allemand situé en Namibie, peut alors les détecter.

À plus basse énergie, les rayons gamma sont détectés directement par le Large area telescope (LAT) de l'observatoire spatial Fermi gamma-ray space telescope.

Pour la couverture complète du rayonnement gamma, l'équipe a fait également appel aux télescopes Swift et Rossi X-ray timing explorer (RXTE) de la Nasa pour fournir des données sur l'émission de rayons X de la galaxie. Le télescope Atom ferme la marche des observations en mesurant l'activité de la galaxie dans la lumière visible.

Entre le 25 août et le 6 septembre 2008, tous ces télescopes ont observé PKS 2155-304 dans son état "calme", non-éruptif. Les résultats de cette campagne de 12 jours sont surprenants. Tandis que les émissions en rayons X et en gamma varient de concert pendant les épisodes éruptifs de ce blazar, ce n'est pas le cas quand PKS 2155-304 est dans un état calme. Encore plus étrange, les variations de la lumière visible, en revanche, semblent liées aux variations des rayons gamma de plus haute énergie, ceux vus par Hess. Cela reviendrait à regarder une flamme de chalumeau dans laquelle les températures les plus basses et les plus hautes changent simultanément, mais pas les températures entre les extrêmes.

Ces observations contiennent peut-être les premiers indices qui nous permettront d’expliciter les phénomènes qui ont lieu au coeur d'un blazar.

Ces découvertes seront publiées dans l’Astrophysical Journal.

 

(1) IN2P3 : Institut national de physique nucléaire et de physique des particules du CNRS
Insu : Institut national des sciences de l’Univers du CNRS
Irfu : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers de la DSM/CEA

 

Pour en savoir plus

 

Contact chercheur

  • Berrie Giebels, Tél : 01 69 33 55 53
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