Synthèse réalisée avec l’aide d’une intelligence artificielle à partir d’informations en espagnol. Source sous l’article.
Le ciel de La Palma continue de repousser les limites de la connaissance humaine. Le prototype du Grand télescope (LST-1) du réseau de télescopes Cherenkov (CTAO) et les deux télescopes MAGIC, tous installés à l’observatoire du Roque de Los Muchachos, dans les hauteurs de la Villa de Garafía, ont établi un nouveau record de distance dans la détection de l’origine des éclats cosmiques. Ils ont capté les sources de rayons gamma de très haute énergie les plus lointaines jamais observées, comme l’a annoncé la Collaboration CTAO.
Une découverte exceptionnelle publiée dans Astronomy & Astrophysics
Le 15 août dernier, la Collaboration CTAO a révélé sur son site web les résultats extraordinaires des observations de OP 313, le blazar de très haute énergie le plus distant jamais enregistré. L’article scientifique détaillant ces travaux a été publié dans la prestigieuse revue Astronomy & Astrophysics. Il présente des observations exhaustives réalisées avec le prototype du Grand télescope (LST-1) et les télescopes MAGIC de l’observatoire du Roque de los Muchachos.
Cette étude complète fait suite à la découverte initiale de cette source de très haute énergie par le LST-1 en décembre 2023, qui avait alors été annoncée via un Télégramme de l’Astronome (ATel). Les observations conjointes ont permis de capturer un flux de photons de très haute énergie provenant d’une distance d’environ huit milliards d’années-lumière.
Le blazar OP 313, une fenêtre sur l’univers primitif
Grâce à l’analyse de ces rayons gamma, les scientifiques ont pu obtenir des informations cruciales sur la lumière de fond extragalactique diffuse (EBL) et déchiffrer les complexes processus d’accélération des particules qui opèrent au sein de cette galaxie lointaine. Les blazars, explique la collaboration, sont des noyaux galactiques actifs exceptionnellement brillants, des galaxies alimentées par un trou noir supermassif central. OP 313, en particulier, est classé comme un quasar à spectre radio plat, un type spécifique de blazar qui figure parmi les émetteurs les plus brillants et les plus puissants de l’Univers.
Il y a environ 11 milliards d’années, l’Univers a traversé une période d’activité maximale connue sous le nom de « midi cosmique », caractérisée par un taux intense de formation d’étoiles et de galaxies. À mesure que cet essor a diminué et que les galaxies ont commencé à mûrir, l’Univers est entré dans une phase plus calme qui se poursuit encore aujourd’hui. C’est au début de cette ère que OP 313 a émis le puissant éclat de rayons gamma de très haute énergie qui a été détecté par les télescopes LST-1 et MAGIC.
Un voyage de huit milliards d’années à travers le cosmos
Alors que ces rayons gamma de haute énergie voyageaient à travers le cosmos pendant huit milliards d’années (nous parvenant avec un décalage vers le rouge de z = 0,997), ils ont interagi avec l’EBL, un champ persistant de radiation de toutes les énergies émise par les objets cosmiques tout au long de l’histoire de l’Univers. Cette interaction atténue le signal des rayons gamma par un processus connu sous le nom de production de paires. Lorsque ces rayons gamma entrent en collision avec l’EBL, leur énergie se transforme en paires de particules, spécifiquement un électron et un positron. Le flux original de rayons gamma provenant de la source cosmique se trouve ainsi réduit sur la vaste distance parcourue, ce qui rend sa détection particulièrement difficile et exige des instruments d’une sensibilité exceptionnelle.
En analysant l’ensemble des données combinées des télescopes LST-1 et MAGIC, ainsi que des données de plus basse énergie provenant d’autres installations, les auteurs de la publication ont obtenu des contraintes rigoureuses sur la densité de la radiation de fond extragalactique et ont caractérisé la variabilité du flux. Ils ont déterminé que l’intense émission de rayons gamma était propulsée par une dense population d’électrons relativistes. Dans ce scénario dit « leptonique », les électrons étaient accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière à l’intérieur d’un immense jet de plasma éjecté par le trou noir supermassif central de OP 313. En entrant en collision avec la lumière de plus basse énergie entourant le trou noir, les électrons transfèrent une partie de leur immense énergie aux photons, les propulsant jusqu’à les transformer en rayons gamma de très haute énergie.
Un avenir prometteur pour le CTAO à La Palma
Ces découvertes représentent une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes internes des quasars à spectre radio plat. Le LST-1 est le prototype des Grands télescopes (LST), actuellement en phase de mise en service sur le site CTAO-Nord à La Palma. La découverte du blazar de très haute énergie le plus distant pendant cette phase de tests démontre clairement l’excellente performance du télescope et son avenir prometteur.
Le 15 octobre de cette année, la Collaboration LST inaugurera à La Palma l’ensemble complet des télescopes LST, comprenant trois télescopes supplémentaires. Avec pour mission de réduire la sensibilité à basse énergie du CTAO jusqu’à 20 GeV, les futures observations des LST permettront d’étendre avec succès l’horizon des rayons gamma, offrant aux chercheurs la possibilité d’observer des radiations extrêmes à des distances jamais atteintes jusqu’alors.
La Collaboration CTAO LST est un contributeur en nature (IKC) pour le CTAO, chargé de la construction des Grands télescopes (LST). Elle rassemble plus de 500 scientifiques et ingénieurs issus de 25 institutions réparties dans 11 pays : le Brésil, la Bulgarie, la Croatie, la République tchèque, la France, l’Allemagne, l’Italie, le Japon, la Pologne, l’Espagne et la Suisse.
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