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    Les rayons gamma de très haute énergie proviennent des nébuleuses du pulsar

    Après avoir découvert neuf sources de rayons gamma à ultra haute énergie en 2020, les chercheurs de l'observatoire Cherenkov de haute altitude (HAWC) ont profité du large champ de vision et des capacités de relevé de l'installation pour déterminer que les régions autour des puissants pulsars émettent universellement des rayons gamma de très haute énergie. Crédit :Instituto Nacional de Astrofísica, ptica y Electrónica

    La découverte que les nébuleuses entourant les pulsars les plus puissants émettent des rayons gamma de très haute énergie pourrait réécrire le livre sur les origines galactiques des rayons. Les pulsars tournent rapidement, des étoiles effondrées hautement magnétisées entourées de nébuleuses alimentées par des vents générés à l'intérieur des pulsars.

    « Nous avons profité du large champ de vision et des capacités de relevé de l'observatoire de haute altitude de l'eau Cherenkov (HAWC) pour rechercher autour d'une collection de pulsars puissants. Nous avons trouvé des preuves significatives que l'émission de rayons gamma à ultra haute énergie est un caractéristique universelle trouvée à proximité de ces objets, " a déclaré Kelly Malone, astrophysicien au sein du groupe de physique nucléaire et des particules et applications du Laboratoire national de Los Alamos et auteur principal de la nouvelle étude de la collaboration HAWC sur le rayonnement gamma des pulsars.

    La collaboration HAWC comprend plus de 100 chercheurs internationaux. Malone a développé l'algorithme d'estimation de l'énergie des rayons gamma qui est utilisé dans l'article et a dirigé l'ensemble de l'analyse.

    La sagesse conventionnelle avait attribué les émissions de rayons gamma à ultra haute énergie (plus de 56 téraélectronvolts) à des sources de neutrinos et de rayons gamma appelées PeVatrons, qui sont associés à cette accélération des rayons cosmiques chargés aux énergies pétaélectronvolts. Les énergies sont environ cinq fois plus élevées que celles produites par les accélérateurs sur Terre. Cela a été remis en question lorsque, en 2020, la collaboration HAWC a publié un catalogue de neuf sources de rayons gamma émettant plus de 56 téraélectronvolts. C'est le catalogue de sources astrophysiques le plus énergétique jamais produit. L'équipe a été surprise de découvrir que toutes les sources détectées étaient proches des pulsars les plus puissants jamais observés.

    Dans le nouveau journal, l'équipe a recherché des signaux de rayons gamma à ultra haute énergie à proximité de pulsars extrêmement puissants.

    "Nous constatons que l'émission à ultra-haute énergie semble être une caractéristique générique de ces objets. Les rayons gamma sont probablement créés par des interactions dans le vent du pulsar. Cela nous permet de créer une image plus complète de la façon dont les rayons gamma les plus énergétiques jamais détectés sont créés dans notre galaxie, " a déclaré Malone. "Maintenant que nous savons que les nébuleuses du vent pulsar émettent à ces énergies, nous pouvons nous concentrer sur la détection d'un plus grand nombre d'entre eux avec des recherches plus longues et des expériences plus sensibles."

    La collaboration HAWC a récemment construit une mise à niveau du détecteur qui est plus sensible aux rayons gamma les plus énergétiques. En outre, l'expérience prévue du Southern Wide Field Gamma-ray Observatory (SWGO) sera extrêmement sensible au-dessus de 50 téraélectronvolts et sera en mesure d'effectuer des études détaillées des émissions associées aux pulsars.

    L'observatoire HAWC est composé d'un ensemble de réservoirs remplis d'eau sur les flancs du volcan Sierra Negra à Puebla, Mexique, où l'atmosphère mince offre de meilleures conditions pour l'observation des rayons gamma. Lorsque les rayons gamma frappent des molécules dans l'atmosphère, ils produisent des pluies de particules énergétiques. Lorsque certaines particules des averses de rayons cosmiques se déplacent contre l'eau à l'intérieur des réservoirs du détecteur HAWC, ils produisent des éclairs de lumière appelés rayonnement Cherenkov. En étudiant ces flashs Cherenkov, les chercheurs reconstruisent les sources des pluies de particules pour en savoir plus sur les particules qui les ont provoquées.

    Le papier, « La preuve que les rayons gamma à ultra-haute énergie sont une caractéristique universelle à proximité de puissants pulsars, " est publié dans Les lettres du journal astrophysique .


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