Les rayons cosmiques sont des particules subnucléaires chargées qui se déplacent près de la vitesse de la lumière, pleuvoir constamment sur la Terre. Ces particules sont relativistes, tel que défini par la relativité restreinte d'Albert Einstein, et parviennent à générer un champ magnétique qui contrôle la façon dont ils se déplacent dans la galaxie.

Le gaz dans le milieu interstellaire est composé d'atomes, majoritairement d'hydrogène et majoritairement ionisé, ce qui signifie que ses protons et ses électrons sont séparés. En se déplaçant dans ce gaz, les rayons cosmiques déclenchent les protons de fond, ce qui provoque un mouvement d'onde de plasma collectif semblable aux ondulations sur un lac lorsque vous jetez une pierre.

La grande question est de savoir comment les rayons cosmiques déposent leur impulsion dans le plasma de fond qui compose le milieu interstellaire. Dans Physique des plasmas , Les astrophysiciens des plasmas en France passent en revue les développements récents dans le domaine de l'étude de l'instabilité du flux déclenchée par les rayons cosmiques dans les plasmas astrophysiques et spatiaux.

"Les rayons cosmiques peuvent aider à expliquer certains aspects de notre galaxie à partir de ses plus petites échelles, comme les disques protoplanétaires et les planètes, à ses plus grandes échelles, comme les vents galactiques, " a déclaré Alexandre Marcowith, de l'Université de Montpellier.

Jusqu'à maintenant, les rayons cosmiques étaient considérés comme étant un peu à part au sein de l'« écologie » galactique. Mais parce que l'instabilité fonctionne bien et est plus forte que prévu autour des sources de rayons cosmiques, tels que les restes de supernova et les pulsars, ces particules ont probablement beaucoup plus d'impacts sur la dynamique galactique et le cycle de formation des étoiles qu'on ne le savait auparavant.

"Ce n'est pas vraiment une surprise, mais plutôt un changement de paradigme, " a déclaré Marcowith. " En science et en astrophysique, tout est connecté."

Les ondes de choc de supernova élargissant le milieu interstellaire/intergalactique "sont connues pour accélérer les rayons cosmiques, et parce que les rayons cosmiques s'écoulent, ils peuvent avoir contribué à générer les graines de champ magnétique nécessaires pour expliquer les intensités réelles du champ magnétique que nous observons autour de nous, " dit Marcowith.

Après que l'amplitude d'une onde de plasma est réduite ou amortie au fil du temps, un peu comme ceux générés par une pierre jetée dans un lac, il chauffe le gaz du plasma. Pendant ce temps, il aide à diffuser les rayons cosmiques.

Pour que cela se produise, les ondes ont besoin de longueurs d'onde du même ordre que le rayon du gyroscope des rayons cosmiques. Les rayons cosmiques possèdent un mouvement hélicoïdal (spirale) autour du champ magnétique, et son rayon est appelé rayon de Larmor.

"Disons que vous conduisez une voiture sur une route sinueuse. Si la longueur d'onde est du même ordre que la taille de votre roue, il sera difficile de conduire, " dit Marcowith.

Les rayons cosmiques sont fortement diffusés par ces ondes, et la principale instabilité à l'origine de ces perturbations (ondes) est l'instabilité d'écoulement associée au mouvement d'écoulement collectif des rayons cosmiques.

"Il existe plusieurs domaines de recherche en astrophysique utilisant des techniques numériques similaires pour étudier l'impact de cette instabilité de flux dans différents contextes astrophysiques tels que les restes de supernova et les jets, " a déclaré Marcowith. " Cette instabilité et les turbulences qu'elle crée peuvent être à l'origine de nombreux phénomènes astrophysiques, et cela montre comment les rayons cosmiques jouent un rôle dans le grand cirque de notre Voie lactée."