Des scientifiques du CNRS, d'un consortium d'universités allemandes et de l'Institut Max-Planck de physique nucléaire à l'observatoire H.E.S.S. ont identifié des électrons et des positrons avec les plus hautes énergies jamais enregistrées sur Terre. Cette découverte fournit des preuves de processus cosmiques émettant d'énormes quantités d'énergie inconnues. Les résultats seront publiés le 18 novembre dans la revue Physical Review Letters.
L'univers contient des environnements extrêmes, y compris des restes de supernova et des noyaux galactiques actifs, capables d'émettre des particules chargées et des rayons gamma avec des énergies dépassant de loin celles produites par la fusion nucléaire dans les étoiles. Les rayons gamma peuvent révéler beaucoup de choses sur leurs sources grâce à leur voyage non perturbé à travers l'espace. En revanche, les particules chargées, connues sous le nom de rayons cosmiques, font face à des défis car elles sont influencées par des champs magnétiques et perdent de l'énergie pendant leur voyage, compliquant la détermination de leurs origines.
La détection d'électrons et de positrons avec des énergies dépassant un téraélectronvolt (TeV) est particulièrement difficile. Les instruments basés dans l'espace ont des zones de détection limitées, tandis que les instruments au sol, comme l'observatoire H.E.S.S. en Namibie, détectent indirectement les rayons cosmiques à travers des averses de particules atmosphériques. L'observatoire utilise cinq grands télescopes pour capturer la radiation Cherenkov de ces averses.
Lors d'une analyse de dix ans, les scientifiques de H.E.S.S. ont utilisé des algorithmes avancés pour extraire les électrons de rayons cosmiques du bruit de fond, ce qui a abouti à un ensemble de données sans précédent. Cette analyse a révélé de nouvelles informations sur les électrons de rayons cosmiques, avec des mesures atteignant jusqu'à 40 TeV. Un résultat notable a été une rupture nette dans la distribution d'énergie de ces particules.
Kathrin Egberts de l'Université de Potsdam, co-auteur de l'étude, a déclaré : « C'est un résultat important, car nous pouvons conclure que les électrons de rayons cosmiques mesurés proviennent très probablement de très peu de sources situées à quelques milliers d'années-lumière de notre système solaire, une petite distance par rapport à la taille de notre galaxie. »