La Voie lactée visible au-dessus du radiotélescope Alma. © ESO, Y. Beletsky
Sciences

Une barrière cosmique empêche les rayonnements cosmiques d'atteindre le centre de la Voie lactée

ActualitéClassé sous :Galaxie , voie lactée , rayonnement galactique

[EN VIDÉO] Rayonnements invisibles : ce qu'ils nous disent de l’Univers  Nos yeux ne voient qu'une minuscule partie du spectre électromagnétique. Le reste s'appelle « ondes radio », « ultraviolets », « rayons X », « rayons gamma »... Dans l'Univers, les galaxies, les étoiles, les nuages de gaz, les planètes émettent dans tous ces domaines et les astronomes ont appris à réaliser des instruments qui y sont sensibles : des radiotélescopes au sol ou des capteurs installés dans l'espace pour ôter l'écran que constitue notre atmosphère. 

Selon une étude publiée dans Nature le 9 novembre, le centre galactique de la Voie lactée serait imperméable aux rayonnements cosmiques. Une équipe de chercheurs basée en Chine a constaté l'existence d'une « barrière » empêchant ces rayonnements d'atteindre Sagittarius A*, sans que ce phénomène ne puisse être expliqué.

Le centre de la Voie lactée continue de susciter l'intérêt de la communauté scientifique. Une équipe de chercheurs de l'Académie des sciences de Nianjing, en Chine, a publié le 9 novembre dans Nature un article sur un phénomène observable aux alentours du noyau galactique. En étudiant les données de différents télescopes ayant observé le centre de la galaxie dans le spectre gamma. Les astronomes ont constaté que si les abords du trou noir supermassif Sagittarius A* émettaient des rayonnements cosmiques en grande quantité et à haute vitesse, en revanche, le centre de la Voie lactée s'avère imperméable à ces mêmes rayonnements, qui semblent stoppés par une « barrière » virtuelle. 

Le mystère des rayonnements cosmiques 

Les rayonnements cosmiques traversent l'Univers à grande vitesse, et sont composés de particules subatomiques telles que des neutrons, électrons ou protons, constitutifs des atomes. Ils peuvent avoir diverses origines : certains rayons proviennent d'étoiles lors d'évènements tels que des éruptions solaires et l'éjection de masse coronale, on parle alors de rayonnement solaire. Certains rayons dits galactiques proviennent cependant de plus loin dans la galaxie. Ces rayonnements sont provoqués par l'explosion d'étoiles massives en supernovae et les particules en résultant peuvent parfois fendre le cosmos à des vitesses proches de celle de la lumière, soit 299.000 kilomètres par seconde. 

Les astrophysiciens de Nanjing ont orienté le satellite Fermi, les réseaux de télescopes HESS (pour High Energy Stereoscopic System) et d'autres appareils à « imagerie Tcherenkov atmosphérique » vers le centre de la Voie lactée, où siège le trou noir supermassif Sagittarius A* à 25.640 années-lumière du Système solaire. Autour de Sagittarius A* (parfois raccourci en Sgr A*) se trouve une région nommée Central Molecular Zone (CMZ ou Zone moléculaire centrale), composée de nuages de gaz moléculaires géants. Ces nuages sont de véritables pouponnières d'étoiles, s'étendant parfois sur plusieurs parsecs (un parsec équivaut à 3,26 années-lumière ou 30.900 milliards de kilomètres). La zone moléculaire centrale est extrêmement dense, sa masse étant estimée à 60 millions de masses solaires (M☉)Dans cette même zone, plusieurs éléments sont considérés comme accélérateurs de particules pouvant provoquer des rayons cosmiques : on trouve pêle-mêle des novae, des rémanents de supernovae ou encore des plérions (ou nébuleuses de vents de pulsars).

Imagerie du centre galactique de la Voie lactée, où se situe le trou noir supermassif Sagittarius A*. © Nasa, UMass, D.Wang et al.

Barrière invisible 

Les chercheurs ont donc constaté l'émission de rayons cosmiques depuis le centre galactique. Mais les rayonnements extérieurs au centre de la Voie lactée, répartis en une véritable « mer » (ainsi appelée par l'étude) au travers de la galaxie, ne peuvent pénétrer dans cette région. Les données recueillies des observations de HESS, Fermi et autres télescopes démontrent une baisse soudaine de densité de ces rayons aux abords du secteur. Plusieurs théories peuvent expliquer l'existence de cette frontière invisible, provoquée par de possibles compressions du champ magnétique des nuages moléculaires, repoussant ainsi les rayonnements cosmiques. L'étude établit une analogie avec les particules de basse énergie ne pouvant pénétrer le Système solaire en raison du champ magnétique du Soleil lors des périodes d'activité de l'étoile.

Représentation du champ magnétique solaire émis depuis les pôles. © Nasa

Le mystère de la barrière invisible ceignant le centre galactique risque donc de persister, mais les chercheurs devraient maintenant se lancer dans l'étude de ce phénomène encore méconnu. 

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