La Terre frappée par une énergie hors norme d'origine inconnue
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Ce rayon cosmique a été observé le 21 mai 2021 par le projet Telescope Array, un vaste réseau composé de 507 détecteurs répartis sur une étendue de 700 km² dans l'Utah (États-Unis), mais son étude n'est parue que ce vendredi 24 novembre dans la revue Science. Avec une énergie impressionnante de 244 exa-électrons-volts (EeV), "Amaterasu" se distingue comme l'un des rayons cosmiques les plus énergétiques jamais observés depuis le célèbre "Oh My God" (OMG) en 1991, d'une énergie atteignant 320 EeV.
Lorsque de puissants rayons cosmiques frappent les molécules de gaz de l'atmosphère terrestre, ils créent une cascade de particules énergétiques détectées au sol. En retraçant ces particules à leur source, les chercheurs peuvent estimer la puissance du rayon cosmique original.
Image: Université métropolitaine d'Osaka/L-INSIGHT, Université de Kyoto/Ryuunosuke Takeshige
Pour mettre en perspective, l'énergie détectée équivaut à près de 50% de l'énergie cinétique d'une balle de tennis lancée à 200 km/h. Toutefois, ce niveau d'énergie est porté par une seule particule, probablement un proton, ce qui rend sa singularité encore plus frappante. Ce qui perturbe grandement les chercheurs, c'est le lieu improbable d'origine de cette particule. En effet, "Amaterasu" semble provenir d'une zone de l'Univers dépourvue de galaxies, défiant ainsi les connaissances actuelles sur la formation des particules cosmiques.
Les rayons cosmiques ultra-énergétiques, comme "Amaterasu", sont rares et proviennent généralement de phénomènes cosmiques intenses. Ces particules sont d'une énergie environ un million de fois supérieure à celle générée par les accélérateurs de particules terrestres. Leur origine exacte reste souvent un mystère, et "Amaterasu" ne fait pas exception. Provenant d'une région vide de l'Univers, sans galaxies ou structures cosmiques connues, son origine défie les explications actuelles.
Les scientifiques se heurtent à une impasse dans leur tentative de déchiffrer l'origine de cette particule cosmique. Les théories avancées se disputent entre l'émission discrète dans notre environnement galactique proche, la déviation par un champ magnétique extragalactique bien plus puissant qu'anticipé, voire même l'éventualité d'une origine issue d'une physique inconnue au-delà du modèle standard des particules. Malgré cette complexité, les chercheurs ne baissent pas les bras. Pour tenter d'éclaircir ce mystère, l'expérience Telescope Array sera renforcée par l'ajout de 500 nouveaux détecteurs, augmentant considérablement la surface de capture à 2900 km². Cette expansion vise à accroître la sensibilité de l'expérience, offrant ainsi de nouvelles opportunités pour élucider ces phénomènes cosmiques intrigants.
Les rayons cosmiques créent une luminescence atmosphérique (airglow) lorsqu'ils frappent l'atmosphère terrestre.
Image: NASA/JSC
La détection d'"Amaterasu" ouvre la voie à de futures recherches, avec l'espoir que les observatoires de nouvelle génération pourront tracer l'origine de ces particules ultra-énergétiques, éclairant ainsi les causes de ces phénomènes hors du commun.
Cette découverte, baptisée du nom d'une divinité de la religion shintoïque, continue d'alimenter les questionnements et les débats au sein de la communauté scientifique. Son énigme demeure entière, mais l'engagement des chercheurs à son égard est plus fort que jamais. À mesure que de nouvelles données seront collectées, l'espoir de percer le secret d'"Amaterasu" reste un objectif ambitieux pour les astronomes et physiciens contemporains.