RAYONNEMENT COSMIQUE Rayons gamma cosmiques
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Les rayons gamma cosmiques, photons les plus énergétiques du rayonnement électromagnétique, signent les événements les plus violents de l'Univers. Bloqués par les hautes couches de l'atmosphère terrestre, ils sont détectés presque exclusivement à bord de véhicules spatiaux. L'astronomie des rayons gamma couvre un immense domaine spectral qui s'étend de 0,01 MeV (MeV : mégaélectronvolt) – frontière arbitraire entre l'énergie des photons X et gamma – jusqu'à 109 MeV, limite purement expérimentale tenant à l'extrême rareté des photons gamma d'ultra-haute énergie.
L'astronomie des rayons gamma de basse énergie (moins de quelques mégaélectronvolts) porte sur les processus émissifs actifs dans les milieux denses, comme les plasmas concentrés au voisinage des étoiles à neutrons et des trous noirs. Elle concerne aussi les sites cosmiques où des photons gamma mono-énergétiques sont produits soit par désexcitation de noyaux atomiques (les raies nucléaires), soit par annihilation des positons (la raie à 0,511 MeV). L'astronomie gamma à plus haute énergie étudie les phénomènes qui mettent en jeu les particules relativistes accélérées à proximité de certaines étoiles à neutrons, dans les puissants jets issus des noyaux actifs de galaxie comme dans tout le milieu interstellaire. Les astronomes mettent aussi à profit le pouvoir de pénétration des rayons gamma pour sonder les régions du ciel masquées à d'autres longueurs d'onde, comme le centre de notre Galaxie. À noter également l'aptitude de l'astronomie gamma à recueillir des informations sur les premiers temps de l'Univers, dans la mesure où le cosmos s'avère particulièrement transparent au rayonnement gamma (à l'exception du domaine des ultra-hautes énergies).
En raison de sa longueur d'onde très inférieure aux distances interatomiques, il n'est pas possible de concentrer le rayonnement gamma avec des miroirs, une pratique en usage dans tous les autres domaines spectraux pour accroître la surface collectrice. Opérer dans l'espace expose en outre les détecteurs aux rayons cosmiques, qui y suscitent l'émission de photons gamma parasites limitant sévèrement la sensibilité des observations. La découverte d'astres actifs dans le registre gamma exige de très longs temps de pose, d'autant plus qu'à puissance rayonnée égale les sources gamma cosmiques émettent beaucoup moins de photons puisque chacun d'eux emporte une plus grande quantité d'énergie. Ces contraintes expliquent l'essor tardif de l'astronomie gamma : les premiers résultats significatifs n'ont été obtenus qu'à partir de 1968, et l'exploration approfondie du ciel gamma ne débuta qu'à partir de l'ultime décennie du xxe siècle, avec le télescope français S.I.G.M.A. (Système d'imagerie gamma à masque aléatoire) mis en service en 1990 à bord du satellite russe Granat – opérationnel jusqu'en septembre 1994 –, et les imposants détecteurs de l'observatoire américain à rayons gamma Compton Gamma-Ray Observatory (C.G.R.O.), mis en orbite en 1991 et dont la mission s'est achevée en 2000. Suivront ensuite, parmi les principaux observatoires spatiaux, BeppoSAX (1996-2002), le High Energy Transient Explorer-2 (H.E.T.E.-2, lancé en 2000), Integral (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory, lancé en 2002), Swift (lancé en 2004), principalement dédié à l'étude des sursauts gamma...
Les techniques d'observation des rayons gamma cosmiques
La détection des rayons gamma cosmiques passe par leur interaction avec les atomes du milieu détecteur. Un photon gamma de très basse énergie (moins de 0,2 MeV) y est le plus souvent absorbé (effet photoélectrique), avec émission d'un électron emportant l'essentiel de son énergie.[...]
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Écrit par
- François LEBRUN : docteur d'État en physique (spécialité astrophysique), directeur adjoint du laboratoire Astroparticule et cosmologie (A.P.C.), chercheur au Commissariat à l'énergie atomique
- Robert MOCHKOVITCH : chargé de recherche au C.N.R.S., Institut d'astrophysique de Paris
- Jacques PAUL : docteur ès sciences, ingénieur au Commissariat à l'énergie atomique, chef du groupe d'astronomie gamma spatiale
Classification
Pour citer cet article
François LEBRUN, Robert MOCHKOVITCH et Jacques PAUL. RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
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Pulsars : rayons gamma
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Galaxie : régions centrales
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Autres références
-
ONDES GRAVITATIONNELLES
- Écrit par Bernard PIRE
- 6 832 mots
- 6 médias
...habituelles, on ne peut pas réaliser une expérience où on contrôlerait une source d’ondes avant de mesurer leur effet sur un détecteur. Comme dans le cas des rayons cosmiques qui bombardent la Terre sans que l’on comprenne toujours d’où ils viennent et comment ils ont acquis leur énergie, le physicien en quête...
Voir aussi
- GAZ INTERSTELLAIRE
- ANNIHILATION, physique
- POSITONIUM ou POSITRONIUM
- POUVOIR DE RÉSOLUTION
- SUPERNOVAE
- DÉTECTEURS DE PARTICULES
- ASTROPHYSIQUE
- SIGMA (Système d'imagerie gamma à masque aléatoire), télescope
- EGRET (Energetic Gamma Ray Experiment Telescope)
- LUMINOSITÉ
- SATELLITES ARTIFICIELS
- DÉCALAGE SPECTRAL
- SPECTROSCOPIE, astronomie
- ÉTOILES BINAIRES ou ÉTOILES DOUBLES PHYSIQUES
- COSMIQUES RAYONS
- SMM (Solar Maximum Mission), satellite
- BEPPOSAX, satellite
- POLARISATION DE LA LUMIÈRE
- OBSERVATOIRES ASTRONOMIQUES
- ÉTOILES À NEUTRONS
- SEYFERT GALAXIES DE
- BREMSSTRAHLUNG ou RAYONNEMENT DE FREINAGE
- RAYONS GAMMA COSMIQUES
- RAYONS X COSMIQUES
- SOURCES GAMMA, astronomie
- ACCRÉTION, astrophysique
- POSITION, astronomie
- DISTANCE, astronomie
- DIFFUSION COMPTON
- NUAGES DE MAGELLAN
- DÉTECTEURS SEMICONDUCTEURS
- RAIE SPECTRALE
- PAIRES CRÉATION DE
- TÉLESCOPE SPATIAL
- COMPTON OBSERVATOIRE ou GRO (Gamma Ray Observatory)
- BATSE (Burst and Transient Source Experiment)
- GEMINGA (Gemini Gamma-Ray Source)
- ÉTOILES MASSIVES
- SURSAUTS GAMMA
- INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory)
- TROUS NOIRS MASSIFS ET SUPERMASSIFS
- NOYAU ACTIF DE GALAXIE
- MASQUE CODÉ IMAGERIE PAR, astrophysique
- MAGNÉTARS
- SATELLITES D'OBSERVATION ASTRONOMIQUE
