En étudiant les rayonnements cosmiques reçus sur Terre, les astronomes espèrent mieux comprendre l’origine de la matière dans notre Voie lactée. © Alexandr Mitiuc, Adobe Stock
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Les astronomes face à de nouvelles questions sur l’origine de la matière dans la Voie lactée

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Étudier le rayonnement cosmique permet aux chercheurs de comprendre comment notre Univers produit de la matière et la distribue dans l'espace. Et des astronomes observent aujourd'hui, avec étonnement, que le spectre des rayons cosmiques du fer est très différent des autres. De quoi soulever de nouvelles questions sur l'origine de la matière dans la Voie lactée.

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Notre bonne vieille Terre est constamment bombardée de noyaux atomiques et de particules de haute énergie. Essentiellement des noyaux d'hydrogène. Mais aussi, des noyaux d'hélium ou d'autres éléments plus lourds. Pour les désigner, les scientifiques utilisent le terme de rayonnement cosmique. Car ces particules nous arrivent de l'espace. De notre Soleil, mais aussi de supernovæ dans la Voie lactée ou de plus loin dans l'Univers. Et même peut-être d'étoiles à neutrons ou d'étoiles extrêmement massives.

C'est ce rayonnement que des chercheurs de l’université du Maryland à Baltimore (États-Unis) ont étudié. Grâce à un instrument installé à bord de la Station spatiale internationale (ISS) depuis 2015 : le télescope électronique calorimètre (Calet). Il renvoie en effet des détails sur le nombre, le type ou encore l'énergie des noyaux d’atomes qui arrivent aux environs de la Terre. Avant que le rayonnement cosmique n'ait pu être altéré par des interactions avec l'atmosphère. Comme c'était le cas par le passé, lorsque les seuls outils des chercheurs étaient les instruments au sol ou les ballons. Une manière efficace, donc, de remonter à l'origine de ces particules et à la façon dont elles voyagent dans l'Univers.

À leur grande surprise, les chercheurs ont observé que les spectres des rayons cosmiques du carbone, de l'oxygène et de l'hydrogène -- le graphique qui montre combien de noyaux atomiques arrivent au détecteur -- sont tout à fait semblables. Mais que celui du fer apparait très différent.

Les supernovae sont soupçonnées d’être d’importantes sources de rayonnements cosmiques qui arrivent jusqu’à la Terre. © muratart, Adobe Stock

Encore beaucoup à apprendre

Précisons que l'analyse du fer est particulièrement révélatrice pour qui veut déterminer d'où vient ce rayonnement. Le fer correspond en effet à l'un des éléments les plus lourds qui peuvent être synthétisés au cours de la vie classique d'une étoile. Ainsi les chercheurs sont à peu près certains que les rayons cosmiques associés au fer sont des rayons cosmiques primaires. Et non pas des rayons secondaires, issus d'interaction avec d'autres éléments sur leur chemin vers notre Terre.

Des choses que nous ne savons pas.

« Nous ne nous attendions pas à ce que ces noyaux -- de carbone, d'oxygène, d'hydrogène et de fer -- montrent de telles différences. Elles soulignent clairement des choses que nous ne savons pas », confie Micheal Cherry, physicien à l'université de l'État de Louisiane (États-Unis), dans un communiqué de l’université du Maryland. Sur la façon dont l'Univers génère et distribue la matière. Mais aussi sur la façon dont cela affecte l'évolution des galaxies. En effet, si les spectres du fer sont différents, cela signifie peut-être que les rayons cosmiques du fer voyagent différemment dans l'espace. Ou qu'ils ont été émis par des sources différentes.

En réalité, ces travaux posent plus de questions qu'ils n'apportent de réponses. Pour les chercheurs, il reste encore beaucoup à apprendre sur la façon dont la matière est générée et se déplace dans la Voie lactée. Pour finalement former des planètes... et des êtres vivants !

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