Découverte inédite de rayons gamma à très haute énergie émanant du soleil

L’étoile la plus proche de nous, le soleil, continue d’émerveiller les chercheurs par ses mystères jamais dévoilés. Une découverte récente bouleverse une fois de plus nos connaissances établies sur cet astre radieux.

Mehr Un Nisa, chercheuse postdoctorale à l’Université d’État du Michigan, a joué un rôle crucial dans cette enquête céleste. Selon ses mots, « le soleil est plus surprenant que nous ne le pensions« . Et pour cause, elle et son équipe internationale ont découvert la lumière de la plus haute énergie jamais observée émanant du soleil : le rayonnement gamma. Mais ce n’est pas tout, cette lumière est aussi étonnamment lumineuse, ce qui signifie qu’il y en a plus que ce que les scientifiques avaient prévu.

Observation avec le HAWC

Malgré l’immense énergie de cette lumière, celle-ci n’atteint pas la surface de la Terre. Pourtant, ces rayons gamma laissent des traces que Nisa et ses collègues ont pu détecter grâce à l’Observatoire à Haute Altitude Cherenkov de l’Eau (HAWC). Ce dernier, qui fonctionne en continu contrairement à d’autres observatoires, a été essentiel dans cette découverte. Le HAWC observe les conséquences des collisions des rayons gamma avec l’air dans l’atmosphère, créant ce que l’on appelle des « gerbes atmosphériques« .

Le HAWC ne ressemble pas à un télescope typique. Au lieu d’un tube équipé de lentilles en verre, l’HAWC utilise un réseau de 300 grands réservoirs d’eau, niché entre deux sommets de volcans dormants au Mexique. Quand les particules de la gerbe interagissent avec l’eau des réservoirs du HAWC, elles créent ce que l’on appelle la radiation Cherenkov, que les instruments de l’observatoire peuvent détecter.

Des données sur six ans

La collecte des données a commencé en 2015 et, en 2021, l’équipe avait accumulé suffisamment de données pour commencer à examiner les rayons gamma du soleil avec suffisamment de précision. C’est à ce moment qu’ils ont découvert un excès de rayons gamma, laissant Nisa et son équipe abasourdis.

« Après avoir examiné six années de données, un excès de rayons gamma est apparu« , a déclaré la chercheuse. « Quand nous l’avons vu pour la première fois, nous avons pensé que nous avions certainement fait une erreur. Le soleil ne peut pas être aussi lumineux à ces énergies.

Une histoire en cours

Les rayons gamma observés par Nisa et ses collègues atteignaient environ 1 téra électron-volt, soit un trillion d’électron-volts. Le niveau d’énergie était certes surprenant, mais ce qui l’était encore plus, c’est qu’ils en voyaient autant.

La Collaboration HAWC, qui comprend plus de 30 institutions à travers l’Amérique du Nord, l’Europe et l’Asie, a ainsi montré que les énergies des rayons du soleil se prolongent dans la plage des téra électron-volts, jusqu’à près de 10 téra électron-volts.

De nouvelles questions émergent

Actuellement, cette découverte soulève plus de questions qu’elle n’apporte de réponses. Les scientifiques du solaire vont maintenant devoir se pencher sur la façon dont ces rayons gamma atteignent de telles énergies élevées et le rôle que jouent les champs magnétiques du soleil dans ce phénomène.

Cela nous rappelle qu’il y a toujours quelque chose de manquant ou d’incompris dans notre compréhension de notre étoile la plus proche et la plus chère.

En synthèse

L’étude du soleil continue de nous émerveiller et de nous pousser à repousser les limites de nos connaissances. Les dernières découvertes relatives au rayonnement gamma du soleil nous obligent à réévaluer notre compréhension de cette étoile. Cette nouvelle découverte, bien qu’elle soulève de nombreuses questions, apporte une contribution précieuse à notre connaissance de notre galaxie aux énergies les plus élevées.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que les rayons gamma ?
Les rayons gamma sont une forme de lumière de très haute énergie, qui se situe au sommet du spectre électromagnétique.

Comment les rayons gamma sont-ils détectés ?
Bien que les rayons gamma de haute énergie ne parviennent pas jusqu’à la surface de la Terre, ils laissent des signatures caractéristiques qui peuvent être détectées par des instruments spécialisés, comme ceux utilisés par le HAWC.

Qu’est-ce que le HAWC ?
Le HAWC est l’Observatoire à Cherenkov d’eau à haute altitude. Il est situé entre deux sommets de volcans dormants au Mexique et utilise un réseau de grands réservoirs d’eau pour observer les rayons gamma.

Quelle est l’importance de cette découverte ?
Cette découverte remet en question notre compréhension actuelle du soleil et ouvre de nouvelles pistes de recherche pour comprendre comment ces rayons gamma de haute énergie sont produits.

Légende image principale : L’université de l’État du Michigan fait partie de la collaboration qui utilise l’Observatoire Cherenkov de l’eau à haute altitude au Mexique pour étudier les phénomènes à haute énergie dans notre galaxie. Crédit : Jordan A. Goodman/Wikimedia Commons

Nisa, qui rejoindra bientôt la faculté de la MSU, est l’auteur correspondant d’un nouvel article publié dans la revue Physical Review Letters, qui décrit la découverte de la lumière la plus énergétique jamais observée en provenance du soleil.