I4 : La jeunesse du rayonnement cosmique et son émergence dans les nuages interstellaires

  • Les rayons cosmiques ont été découverts, il y a cent ans, par Viktor Hess. Leur étude à ouvert la voie à des pans entiers de la physique moderne: la physique des particules. Leur nature est aujourd’hui bien établie: il s’agit majoritairement de particules, très énergétiques principalement des ions et des électrons, accélérées et confinées dans notre Galaxie. La mise en évidence des sites d’accélération n’est pourtant toujours pas acquise. Les restes de supernova, dus à l’onde de choc produite lors de l’explosion d’une étoile se propageant dans le milieu interstellaire, sont depuis longtemps suspecté d’être les sources des rayons cosmiques dans la Galaxie. Les développements récents de l’astronomie X et gamma ont permis d’accumuler les preuves de l’accélération d’ions par les ondes de choc des supernovae. De nombreuses questions restent ouvertes cependant.Parmi celles-ci, notons:

    • Quelle fraction de l’énergie cinétique est transférée aux rayons cosmiques? Quelle est l’énergie maximale que ces derniers peuvent atteindre? Que se passe-t-il lorsque l’onde se propage dans un milieu fortement structuré, comme cela semble être fréquemment le cas?
    • Comment l’accélération dépend-elle de l’orientation du champ magnétique?
    • Quand et comment s’échappent les particules?
    • Si la présence d’électrons de plusieurs centaines de TeV ne fait plus de doute aujourd’hui, nous n’avons toujours pas de preuve directe de la présence des ions.

    La résolution de ces problèmes passe par l’étude multi-longueur d’onde détaillée de ces objets pour caractériser à la fois les propriétés des plasmas thermiques et des distributions de particules accélérées. Elle passe également par la mise au point de modèles sophistiqués incluant l’ensemble des phénomènes physiques associés.

     

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    Le reste de supernova RX J1713-3946 vu en rayons X par l’observatoire XMM-Newton

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    Le reste de supernova RX J1713-3946 vu au TeV par l’instrument H.E.S.S. (droite)

    L’objectif de ce projet est d’observer l’impact des rayons cosmiques fraichement accélérés par l’onde de choc d’un reste de supernova sur l’environnement immédiat de ce dernier. L’approche choisie consiste à mettre en commun des observations multi-longueur d’onde et à les interpréter à l’aide de modèles

    • Anne Decourchelle (AIM)
    • Régis Terrier (APC)
    • Melitta Naumann-Godo (APC/AIM)


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