La découverte - Dans une publication récente du journal Nature, la collaboration internationale H.E.S.S. (qui réunit notamment des laboratoires du CNRS - IN2P3 et INSU - et du CEA - Dapnia) a annoncé la découverte d'une émission gamma de très haute énergie en provenance d'un ensemble de nuages de gaz proches du centre de la Voie Lactée. Ces nuages d'hydrogène gazeux sont des nuages géants, atteignant une masse 50 millions de fois supérieure à celle du soleil. C'est la très grande sensibilité des télescopes H.E.S.S. qui a permis de découvrir pour la première fois que ces nuages émettent un rayonnement gamma de très haute énergie, dont on a pu mesurer le flux et la distribution en énergie.
La problématique - Un moyen pour comprendre l'origine et la nature des rayons cosmiques consiste à déterminer leur répartition spatiale. Diffusent-ils uniformément dans toute la Galaxie ? Au contraire, leur flux et leur spectre en énergie varient-ils d'un endroit à un autre (par exemple au voisinage d'un accélérateur de rayons cosmiques) ? Les mesures directes des rayons cosmiques, ne pouvant être effectuées qu'à l'intérieur du système solaire situé à 25000 années-lumière du centre de la Voie Lactée, ne permettent pas de répondre à ces questions. Les astrophysiciens parviennent cependant à étudier les rayons cosmiques dans toute la Galaxie en observant les rayons gamma émis lorsque les rayons cosmiques entrent en collision avec les molécules des nuages de gaz interstellaires.
Rayons gamma, rayons cosmiques et centre galactique - Le centre de notre Galaxie est une région extrêmement riche en objets astrophysiques exotiques. Il contient en particulier un trou noir supermassif, des restes de supernovae, des étoiles très massives et des nuages de gaz géants dont la masse représente 50 millions de fois celle du soleil. Si des rayons gamma sont détectés en provenance des nuages, leur flux et leur distribution en énergie permettent aux astrophysiciens d'en déduire la densité et le spectre en énergie des rayons cosmiques à l'intérieur de ces nuages.
Cette technique a été utilisée par le satellite EGRET afin de «voir» les rayons cosmiques de basse énergie (de l'ordre de 0,0001 milliardième de joule) dans notre galaxie. Cependant, aucun instrument n'était jusqu'à présent assez sensible pour détecter les nuages interstellaires émettant des rayons gamma de très haute énergie (de l'ordre de 0,1 millionième de joule).
La surprise - Les données des télescopes H.E.S.S. permettent aux astrophysiciens de conclure que les rayons cosmiques au centre de la Voie Lactée sont plus énergétiques que dans le système solaire. Par ailleurs, l'intensité du rayonnement gamma observé indique que la densité de rayons cosmiques en centre de notre Galaxie dépasse significatevement la densité mesurée localement. Ces deux observations suggèrent qu'il existe une source 'jeune' de rayons cosmiques à proximité du coeur de notre galaxie. C'est ainsi la première fois qu'on assiste en direct à l'accélération des rayons cosmiques. L'accélérateur des rayons cosmiques pourrait être une gigantesque explosion d'étoile ou le trou noir supermassif central par exemple. Bien sûr, les observations du centre galactique avec H.E.S.S. continuent afin de rechercher activement le site d'accélération de ces particules.
Communiqué de presse disponible depuis le 9 février 2006.