Café des Sciences, 8 mars 2012 , Benoît Cerutti

Café des Sciences du 8 mars 2012, Alliance Française de Denver (Colorado)
Intervenant : Benoît Cerutti, PhD

Dernières nouvelles du cosmos des hautes énergies

Thématique : Astrophysique

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La Mission pour la Science et la Technologie, poste de Los Angeles, a souhaité pour cette année 2012 étendre l’organisation du Café des Sciences à toute sa circonscription consulaire. Ainsi, le 8 mars dernier, pour la première fois depuis sa création en janvier 2010 le Café des Sciences s’est tenu hors de la Californie du Sud, à Denver (Colorado) !

Benoît Cerutti est chercheur postdoctorant en astrophysique à l’université du Colorado à Boulder, depuis septembre 2010. Après avoir suivi des études d’ingénieur en nanophysique à l’Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG) en France, il obtient une thèse en astrophysique des hautes énergies à l’université de Grenoble en juin 2010. Benoît Cerutti est fasciné par le monde qui nous entoure et aime partager sa passion pour les sciences et la nature : opération réussie lors de ce premier Café des Sciences de Denver.

Benoît a tout d’abord présenté les origines de la physique des particules des hautes énergies et les concepts de base liés à ce domaine. Il y a environ 100 ans, Victor Franz Hess, physicien autrichien et américain, découvrit dans l’atmosphère une mystérieuse source de particules ne provenant pas de notre planète : les rayons cosmiques. Il obtint pour cette découverte le prix Nobel Nobel de physique en 1936. Aujourd’hui nous avons appris beaucoup sur les rayons cosmiques et nous savons entre autres qu’ils sont composés de particules énergétiques extrêmement chargées et que 90% d’entre elles sont des protons.

Mais d’où viennent ces rayons et comment sont-ils produits ? Pour remonter à la source on ne peut malheureusement pas regarder dans la direction des rayons cosmiques car ils ne traversent malheureusement pas l’univers de façon rectiligne. Cependant et heureusement ils sont produits par des accélérateurs cosmiques qui produisent également des rayons gamma qui eux voyagent en ligne droite. Les rayons gamma sont les rayons lumineux les plus énergétiques qui existent (avec des énergies supérieures à 109 eV) et sont composés de particules appelées photon. Plusieurs méthodes et instruments permettent de détecter ces rayons gamma et donc d’identifier les sources des rayons cosmiques. Parmi eux, le télescope V.E.R.I.T.A.S. qui se trouve en Arizona ou encore le H.E.S.S. implanté en Namibie.

Benoît Cerutti a ensuite présenté des images de l’univers tel qu’on le voit rarement, c’est-à-dire à partir de la détection des rayons gamma. Ces images permettent d’observer les sources des rayonnements cosmiques. Les sources sont séparées en deux groupes : les sources locales, c’est-à-dire présente dans notre galaxie (la voie lactée) et les sources distantes, situées en dehors de notre galaxie. Pour chaque catégorie Benoît a présenté quelques exemples de sources de rayonnement gamma.

PNGAu sein de notre galaxie, on trouve la Nébuleuse du Crabe qui est un rémanent de supernova c’est-à-dire de la matière éjectée lors de l’explosion d’une étoile massive en fin de vie, phénomène appelé supernova. De récentes observations montrent que cette Nébuleuse du Crabe accélère des particules jusqu’à une énergie de 1015 eV. La nébuleuse contient en son centre un pulsar qui fait à peine 10km de diamètre mais est aussi massif que le soleil ! On peut comparer le pulsar à un phare envoyant plusieurs fois par seconde des rayons gamma ; le pulsar du crabe tourne sur lui-même environ trente fois par seconde. Certains types d’étoiles binaires (deux étoiles orbitant autour d’un centre de gravité commun) peuvent aussi produire des rayons gamma, c’est le cas de Cygnus X-3 que Benoît a pris en exemple.

En dehors de la voie lactée, d’autres galaxies dites actives contiennent un « noyau » lumineux produisant un jet important de rayons gamma, c’est le cas par exemple de Centaurus A. Ce « noyau » est en réalité un trou noir supermassif c’est-à-dire un trou noir dont la masse est d’environ un million à un milliard de fois la masse solaire et la taille comparable à celle du système solaire. « En astrophysique, un trou noir est un corps dont le champ gravitationnel est si intense qu’il empêche toute forme de matière ou de rayonnement de s’en échapper. De tels objets n’émettent donc pas de lumière et sont alors perçus comme étant noirs » (ref : http://fr.wikipedia.org/wiki/Trou_noir).

Pour finir son exposé, Benoît Cerutti a présenté ce que l’on appelle les sursauts de rayons gamma (en anglais, gamma-ray bursts). Ce sont des bouffées de rayon gamma qui se produisent aléatoirement dans tout l’Univers, et sont situées à des milliards d’années-lumière de nous. Chaque événement dure quelques secondes et rayonne autant d’énergie que le Soleil durant sa vie entière (10 milliards d’années). Ces sursauts de rayons gamma sont les événements les plus lumineux de l’Univers après le Big Bang !

Les discussions qui ont suivi cette présentation ont été l’occasion d’aborder les applications de ce type de recherche. En plus des connaissances fondamentales majeures qu’elle apporte, il semble que l’astronomie des rayons X permette le développement de meilleurs outils d’imagerie médicale, notamment de détecteur plus sensible qui permet d’éviter une irradiation trop importante des patients.

Dernière modification : 18/06/2013

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