RAYONNEMENT COSMIQUE Rayons gamma cosmiques

4.  Les sources diffuses de rayons gamma cosmiques

Les balayages systématiques du ciel effectués grâce aux satellites d'astronomie gamma ont permis de tracer les contours d'une forte émission gamma concentrée le long de la Voie lactée. Cette émission provient en grande partie de l'interaction des rayons cosmiques avec les noyaux atomiques du gaz interstellaire, que ce soit par freinage des électrons relativistes (Bremsstrahlung), ou par collision des protons et noyaux du rayonnement cosmique d'où surgit un cortège de particules instables dont le pion neutre π⁰, qui se désintègre rapidement en deux photons gamma. Au contraire du rayonnement gamma d'origine π⁰, qui se concentre à haute énergie et dont le spectre présente un maximum vers 70 mégaélectronvolts, le rayonnement Bremsstrahlung s'étend jusqu'aux basses énergies. On explique ainsi la corrélation d'ensemble de l'émission gamma galactique avec la structure à grande échelle de la Galaxie, ainsi que l'émission gamma du milieu interstellaire local détectée à moyenne latitude galactique. La détection d'une émission gamma diffuse au-delà de 100 mégaélectronvolts associée au Grand Nuage de Magellan confirme que des mécanismes émissifs similaires sont à l'œuvre en dehors de notre propre Galaxie.

Des émissions gamma monochromatiques à 0,511 et 1,81 MeV de nature diffuse ont également été identifiées dans la Voie lactée. L'émission à 0,511 MeV observée dans les régions centrales de la Galaxie y signe l'annihilation de positons pouvant être issus d'éléments radioactifs injectés dans le milieu interstellaire par des sites de nucléosynthèse (étoiles géantes rouges, étoiles de Wolf-Rayet, novae et supernovae). La détection dans la Voie lactée d'une émission à 1,81 MeV provenant de la décroissance de l'isotope ²⁶Al de l'aluminium, dont la durée de vie est inférieure à un million d'années, témoigne de l'activité des processus de nucléosynthèse au sein de la Galaxie.