La galaxie en question est 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, seulement un rayon
gamma de cette énergie arrive au sommet de l'atmosphère terrestre par
mètre carré et par mois. Alors, 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 (H.E.S.S.),
un réseau de télescopes majoritairement franco-allemand situé en
Namibie, peut alors les détecter.
A plus basse énergie, les rayons gamma sont détectés directement par le
Large Area Telescope (LAT) de l'observatoire spatial Fermi Gamma-ray
Space Telescope, construit par un consortium dont l’IN2P3/CNRS
l’INSU/CNRS et l’IRFU/CEA font partie.
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.
« Le lancement de Fermi nous a donné la possibilité de mesurer
le puissant rayonnement issu de cette galaxie dans une gamme de
longueurs d'onde inoui », souligne Werner Hofmann de
l'institut allemand Max Planck de physique nucléaire à Heidelberg,
porte-parole de l'équipe H.E.S.S.
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 pendant les épisodes éruptifs de ce
blazar les émissions en rayons X et en gamma varient de concert, ce
n'est pas le cas quand PKS 2155-304 est dans un état calme.
Ce qui est encore plus étrange est que les variations de la lumière
visible, en revanche, semblent liées aux variations des rayons gamma de
plus haute énergie, ceux vus par H.E.S.S. « C'est
comme de 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, » ajoute Berrie
Giebels, physicien au Laboratoire Leprince-Ringuet (4)
IN2P3/CNRS à Palaiseau.
D’après Jim Chiang, un membre de l'équipe Fermi de l'université de
Stanford : « Ces observations peuvent contenir les
premiers indices qui nous permettront de démêler ce qui ce passe
vraiment au coeur d'un blazar ».
Ces découvertes seront publiées dans le Astrophysical Journal.