Comment une étoile binaire comme Eta Carinae accélère les particules cosmiques

Des chercheurs ont observé, en provenance d'Eta Carinae, une émission de rayonnements gamma à de très hautes énergies. Le résultat de l'accélération de particules cosmiques dans la région où les vents stellaires des deux composantes du système binaire se rencontrent.

À quelque 7.500 années-lumière de notre Terre, Eta Carinae est un système binaire composé de deux étoiles géantes bleues. En 2009, déjà, des astronomes avaient remarqué qu'Eta Carinae émettait des rayons gamma à haute énergie, pouvant aller jusqu'à 10 gigaélectronvolts (GeV). Aujourd'hui, des chercheurs du synchrotron allemand à électrons (Desy) rapportent avoir enregistré à l'aide du High Energy Spectroscopic System (HESS), en provenance du système, des rayons gamma allant jusqu'à 400 GeV. C'est 100 milliards de fois plus que la lumière visible !

Le saviez-vous ?

Les étoiles géantes bleues sont des étoiles très chaudes, très brillantes et très massives. Celles qui composent le système binaire Eta Carinae sont 30 et 100 fois plus massives que notre Soleil. Elles tournent l’une autour de l’autre en 5,5 années, sur des orbites très excentriques. Au point que la distance qui les sépare peut varier de la distance Soleil-Mars à la distance Soleil-Uranus. Et les rayons gamma de très hautes énergies enregistrés par les chercheurs allemands l’ont été juste avant et juste après le moment où elles se trouvaient le plus proche l’une de l’autre.

D'où viennent exactement ces rayons gamma incroyablement énergétiques ? De la région où les vents stellaires des deux géantes bleues se rencontrent car rappelons que l'une d'entre elles a tendance à perdre l'équivalent de la masse de notre Soleil tous les 5.000 ans. Et que l'autre éjecte des particules de vent stellaire à des vitesses d'environ 11 millions de km/h. De quoi chauffer la matière à quelque 50 millions de degrés Celsius. Pas assez toutefois pour la faire émettre dans le domaine des rayons gamma.

« Les régions dans lesquelles se forment de tels fronts de chocs correspondent généralement à des régions dans lesquelles les particules subatomiques sont accélérées par de forts champs électromagnétiques », explique Stefan Ohm, physicien, dans un communiqué du Desy. Et accélérées aussi rapidement, elles peuvent émettre un rayonnement gamma.

Pour chercheurs du synchroton allemand à électrons (Desy), l’artiste multimédia Carsten Nicolai, alias Alva Noto, a interprété en sons, les rayons gamma qu’ils ont enregistrés en provenance d’Eta Carinae. Résultat : une animation fascinante. © Desy, YouTube

Un nouveau type d’accélérateur de particules

Les rayonnements gamma enregistrés jusqu'à des énergies de 400 GeV pour Eta Carinae sont difficiles à expliquer par des électrons accélérés car ceux-ci sont constamment déviés par les champs magnétiques, ce qui leur fait perdre de l'énergie. C'est l'intervention de noyaux atomiques accélérés qui cadre finalement le mieux avec les données recueillies par les chercheurs. « Cela ferait des régions où les vents stellaires entrent en collision, un nouveau type d'accélérateur de particules pour les rayons cosmiques », commente Ruslan Konno, physicien, dans le communiqué du Desy.

Les astronomes comptent désormais sur les instruments de nouvelle génération comme le Cherenkov Telescope Array (CTA), en construction du côté du Chili, pour étudier le phénomène plus en détail. Et découvrir bien sûr, plus de sources de ce genre.

En attendant, les physiciens du Desy ont souhaité « rendre tangible [leur] fascination pour la recherche scientifique » en créant une animation vidéo qui explique le phénomène. Une animation réalisée par des professionnels du genre et qui colle à la réalité parce que basée sur des paramètres fournis par les astronomes. Elle profite d'une bande-son spécialement imaginée par un artiste multimédia -- Carsten Nicolai : nom de scène Alva Noto -- pour nous emmener dans un voyage extraordinaire à 7.500 années-lumière de notre Terre !

Source: https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-etoile-binaire-comme-eta-carinae-accelere-particules-cosmiques-81819/?fbclid=IwAR3W2t_S3_Ci8DQMdx9QapdRL-NJ3HMu-VwybtsbSw8PKbq5ciYaEZAvRNs#utm_content=futura&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=futura