Les scientifiques ont fait une percée dans la compréhension de l’origine de l’une des particules les plus puissantes jamais détectées : la particule « Amaterasu ». Nommé d’après la déesse japonaise du soleil, ce rayon cosmique transporte une étonnante énergie 40 millions de fois supérieure à celle des particules produites dans le plus grand accélérateur du monde, le Grand collisionneur de hadrons (LHC). Cette découverte met en lumière les événements extrêmes qui accélèrent la matière à des vitesses inimaginables et pourrait aider à identifier les régions les plus violentes de l’univers.
Le puzzle des rayons cosmiques à très haute énergie
Les rayons cosmiques sont des particules chargées de haute énergie qui bombardent constamment la Terre depuis l’espace. La particule Amaterasu, détectée en 2021, se classe au deuxième rang des particules les plus énergétiques jamais observées, dépassée seulement par la légendaire particule « Oh-My-God » détectée en 1991. Des niveaux d’énergie aussi extrêmes sont exceptionnellement rares, ce qui incite les scientifiques à étudier leurs sources : principalement les restes d’explosions de supernova et les environnements chaotiques autour des trous noirs supermassifs au centre des galaxies.
L’énigme s’est approfondie car Amaterasu semblait provenir du « Vide local », une vaste région presque vide de l’espace. Le vide ne présente pas les conditions denses et violentes généralement associées à l’accélération des particules à haute énergie, ce qui rend son origine encore plus perplexe.
Nouveaux points d’analyse au-delà du vide
Les chercheuses Francesca Capel et Nadine Bourriche de l’Institut Max Planck de physique ont contesté cette hypothèse. En utilisant une nouvelle approche basée sur les données, ils ont trouvé des preuves qu’Amaterasu ne provenait probablement pas du Vide Local, mais d’une galaxie proche de formation d’étoiles. Plus précisément, leur analyse suggère une forte probabilité que la particule ait été lancée depuis M82, une galaxie relativement proche et en formation active.
La méthode de l’équipe combinait des simulations réalistes basées sur la physique avec des données d’observation en utilisant une technique statistique appelée calcul bayésien approximatif en trois dimensions. Cette technique comparait les trajectoires prévues des rayons cosmiques de haute énergie, en tenant compte de l’influence des champs magnétiques, avec des observations réelles pour déterminer les emplacements de sources les plus probables.
Implications pour la compréhension des événements cosmiques extrêmes
Les implications vont au-delà de la résolution du mystère d’Amaterasu. En identifiant d’éventuelles usines de rayons cosmiques, les scientifiques peuvent mieux comprendre comment l’univers accélère la matière jusqu’à des énergies aussi extrêmes. Ces connaissances pourraient également révéler des informations sur le comportement de la matière dans des conditions bien au-delà de tout ce qui est réalisable en laboratoire.
“L’exploration des rayons cosmiques de très haute énergie nous aide à mieux comprendre comment l’Univers peut accélérer la matière jusqu’à de telles énergies, et également à identifier les environnements dans lesquels nous pouvons étudier le comportement de la matière dans des conditions aussi extrêmes”, a déclaré Capel.
L’équipe de recherche s’efforce désormais d’affiner ses méthodes d’analyse statistique afin de maximiser le potentiel des données existantes, dans le but de mieux comprendre les forces qui façonnent les particules les plus énergétiques de l’univers. Ces travaux contribueront à percer les secrets des environnements les plus violents du cosmos.
