RAYONNEMENT COSMIQUE Rayons gamma cosmiques

Les sources extragalactiques de rayons gamma cosmiques

Il est aujourd'hui admis que l'énergie gravitationnelle récupérée par accrétion au voisinage d'un trou noir supermassif, dont la masse vaut de un million à un milliard de fois celle du Soleil, suscite la plupart des phénomènes observés au sein des galaxies actives de tous types et des quasars, comme les puissants jets de matière qui s'échappent du noyau central. Les observations gamma sont particulièrement aptes à pénétrer au cœur même de la centrale d'énergie qui anime ces astres, parmi les plus brillants de l'Univers, regroupés sous le sigle A.G.N. (Active Galactic Nuclei). Si l'on excepte le quasar 3C 273, les A.G.N. émetteurs gamma se scindent en deux classes distinctes. Un groupe comprend surtout des galaxies de Seyfert, rayonnant presque exclusivement à basse énergie (moins de 1 MeV). Leur émission gamma est le fait de processus de même type que ceux qui sont actifs dans les disques d'accrétion qui ceinturent les trous noirs stellaires de la Galaxie. Une tout autre situation prévaut dans le groupe des nombreux A.G.N. détectés au-delà de 100 mégaélectronvolts. Plusieurs d'entre eux furent détectés au delà de quelques centaines de milliers de mégaélectronvolts, comme Markarian 421 avec V.E.R.I.T.A.S. et Markarian 501 avec C.A.T. Des particules relativistes transportées par les jets de matière issus du noyau central seraient à l'origine des émissions observées à haute énergie. L'appartenance d'un A.G.N. à l'un ou l'autre groupe serait alors fonction de l'angle entre les jets et la ligne de visée : seuls ceux dont les jets sont émis en notre direction seraient susceptibles d'être détectés à haute énergie.

Le rayonnement gamma du fond du ciel est une émission d'apparence diffuse, observée jusqu'à quelques dizaines de mégaélectronvolts, et dont l'anisotropie est considérée comme la preuve d'une origine extragalactique. Au début des années 1970, on crut discerner dans son spectre en énergie un excès d'émission connu sous le nom de « bosse au mégaélectronvolt ». Cette structure spectrale fut alors interprétée en termes de processus d'annihilation proton-antiproton actifs à l'interface entre des zones de l'Univers constituées de matière et des zones constituées d'antimatière. Mais les développements ultérieurs des théories sur l'origine de l'Univers contribuèrent à rendre caduc le postulat de départ en favorisant l'hypothèse d'un Univers constitué exclusivement de matière. Il est aujourd'hui admis que la bosse au mégaélectronvolt ne fut qu'un artefact résultant d'une mauvaise estimation du bruit de fond des appareils. Quant au rayonnement gamma du fond du ciel, on le considère désormais comme la somme des émissions d'un grand nombre de sources discrètes réparties dans tout l'Univers, les A.G.N. par exemple. En spéculant sur leur nombre et leur évolution, on peut effectivement expliquer tout à la fois l'intensité de l'émission de fond de ciel et ses caractéristiques spectrales.