Le grand observatoire chinois des douches d'air à haute altitude (LHAASO) - l'une des principales infrastructures nationales scientifiques et technologiques du pays - a découvert une douzaine d'accélérateurs cosmiques à ultra-haute énergie (UHE) dans la Voie lactée. Il a également détecté des photons avec des énergies dépassant 1 péta-électron-volt (quadrillion d'électron-volt ou PeV), dont un à 1,4 PeV. Ce dernier est le photon le plus énergétique jamais observé.

Ces découvertes bouleversent la compréhension traditionnelle de la Voie lactée et ouvrent une ère d'astronomie gamma UHE. Ces observations inciteront les gens à repenser le mécanisme par lequel les particules de haute énergie sont générées et propagées dans la Voie lactée, et encouragera les gens à explorer plus profondément les phénomènes célestes violents et leurs processus physiques ainsi qu'à tester les lois physiques de base dans des conditions extrêmes.

Ces découvertes ont été publiées dans la revue La nature le 17 mai. La Collaboration Internationale LHAASO, qui est dirigé par l'Institut de physique des hautes énergies (IHEP) de l'Académie chinoise des sciences, terminé cette étude.

L'observatoire LHAASO est encore en construction. Les accélérateurs cosmiques - connus sous le nom de PeVatrons car ils accélèrent les particules jusqu'à la gamme PeV - et les photons PeV ont été découverts en utilisant la première moitié du réseau de détection, qui s'est achevé fin 2019 et a fonctionné pendant 11 mois en 2020.

Des photons avec des énergies dépassant 1 PeV ont été détectés dans une région de formation d'étoiles très active dans la constellation du Cygne. LHAASO a également détecté 12 sources stables de rayons gamma avec des énergies allant jusqu'à environ 1 PeV et des significations des signaux photoniques de sept écarts types supérieurs au bruit de fond environnant. Ces sources sont situées à des endroits de notre galaxie qui peuvent être mesurés avec une précision meilleure que 0,3°. Ce sont les sources de rayons gamma de la Voie lactée les plus brillantes dans le champ de vision du LHAASO.

Bien que les données accumulées au cours des 11 premiers mois de fonctionnement n'aient permis aux gens d'observer ces sources, tous émettent des photons dits UHE, c'est à dire., rayons gamma supérieurs à 0,1 PeV. Les résultats montrent que la Voie Lactée est pleine de PeVatrons, tandis que le plus grand accélérateur de la Terre (LHC au CERN) ne peut accélérer les particules qu'à 0,01 PeV. Les scientifiques ont déjà déterminé que les accélérateurs de rayons cosmiques dans la Voie lactée ont une limite d'énergie. Jusqu'à maintenant, la limite prédite était d'environ 0,1 PeV, conduisant ainsi à une coupure naturelle du spectre de rayons gamma au-dessus de cela.

Mais la découverte de LHAASO a augmenté cette « limite, " puisque les spectres de la plupart des sources ne sont pas tronqués. Ces résultats lancent une ère pour l'observation astronomique gamma UHE. Ils montrent que les rayonnements non thermiques célestes, tels que les jeunes amas d'étoiles massives, restes de supernova, les nébuleuses du vent pulsar et ainsi de suite - représentées par les régions de formation d'étoiles Cygnus et la nébuleuse du Crabe - sont les meilleurs candidats pour trouver les rayons cosmiques UHE dans la Voie lactée.

Grâce à l'astronomie gamma UHE, un mystère centenaire - l'origine des rayons cosmiques - pourrait bientôt être résolu. LHAASO incitera les scientifiques à repenser les mécanismes d'accélération et de propagation des rayons cosmiques de haute énergie dans la Voie lactée. Il permettra également aux scientifiques d'explorer les phénomènes astrophysiques extrêmes et leurs processus correspondants, permettant ainsi l'examen des lois fondamentales de la physique dans des conditions extrêmes.