Une barrière cosmique empêche les rayonnements cosmiques d'atteindre le centre de la Voie lactée

Le centre de la Voie lactée continue de susciter l'intérêt de la communauté scientifique. Une équipe de chercheurs de l'Académie des sciences de Nianjing, en Chine, a publié le 9 novembre dans Nature un article sur un phénomène observable aux alentours du noyau galactique. En étudiant les données de différents télescopes ayant observé le centre de la galaxie dans le spectre gamma. Les astronomesastronomes ont constaté que si les abords du trou noir supermassif Sagittarius A* émettaient des rayonnements cosmiques en grande quantité et à haute vitesse, en revanche, le centre de la Voie lactée s'avère imperméable à ces mêmes rayonnements, qui semblent stoppés par une « barrière » virtuelle. 

Le mystère des rayonnements cosmiques 

Les rayonnements cosmiques traversent l'UniversUnivers à grande vitesse, et sont composés de particules subatomiques telles que des neutronsneutrons, électronsélectrons ou protonsprotons, constitutifs des atomesatomes. Ils peuvent avoir diverses origines : certains rayons proviennent d'étoilesétoiles lors d'évènements tels que des éruptions solaireséruptions solaires et l'éjection de massemasse coronale, on parle alors de rayonnement solairerayonnement solaire. Certains rayons dits galactiques proviennent cependant de plus loin dans la galaxie. Ces rayonnements sont provoqués par l'explosion d'étoiles massives en supernovaesupernovae et les particules en résultant peuvent parfois fendre le cosmoscosmos à des vitesses proches de celle de la lumièrelumière, soit 299.000 kilomètres par seconde. 

Les astrophysiciensastrophysiciens de Nanjing ont orienté le satellite Fermi, les réseaux de télescopes HESSHESS (pour High Energy Stereoscopic System) et d'autres appareils à « imagerie Tcherenkov atmosphérique » vers le centre de la Voie lactée, où siège le trou noir supermassif Sagittarius A*Sagittarius A* à 25.640 années-lumièreannées-lumière du Système solaireSystème solaire. Autour de Sagittarius A* (parfois raccourci en Sgr A*) se trouve une région nommée Central Molecular Zone (CMZ ou Zone moléculaire centrale), composée de nuagesnuages de gazgaz moléculaires géants. Ces nuages sont de véritables pouponnières d'étoiles, s'étendant parfois sur plusieurs parsecsparsecs (un parsec équivaut à 3,26 années-lumière ou 30.900 milliards de kilomètres). La zone moléculaire centrale est extrêmement dense, sa masse étant estimée à 60 millions de masses solaires (M☉)_. Dans cette même zone, plusieurs éléments sont considérés comme accélérateurs de particules pouvant provoquer des rayons cosmiquesrayons cosmiques : on trouve pêle-mêle des novaenovae, des rémanentsrémanents de supernovae ou encore des plérions (ou nébuleusesnébuleuses de ventsvents de pulsarspulsars).

Imagerie du centre galactique de la Voie lactée, où se situe le trou noir supermassif Sagittarius A*. © Nasa, UMass, D.Wang et al.

Barrière invisible 

Les chercheurs ont donc constaté l'émissionémission de rayons cosmiques depuis le centre galactiquecentre galactique. Mais les rayonnements extérieurs au centre de la Voie lactée, répartis en une véritable « mer » (ainsi appelée par l'étude) au travers de la galaxie, ne peuvent pénétrer dans cette région. Les données recueillies des observations de HESS, Fermi et autres télescopes démontrent une baisse soudaine de densité de ces rayons aux abords du secteur. Plusieurs théories peuvent expliquer l'existence de cette frontière invisible, provoquée par de possibles compressions du champ magnétiquechamp magnétique des nuages moléculaires, repoussant ainsi les rayonnements cosmiques. L'étude établit une analogieanalogie avec les particules de basse énergieénergie ne pouvant pénétrer le Système solaire en raison du champ magnétique du Soleil lors des périodes d'activité de l'étoile.

Représentation du champ magnétique solaire émis depuis les pôles. © Nasa

Le mystère de la barrière invisible ceignant le centre galactique risque donc de persister, mais les chercheurs devraient maintenant se lancer dans l'étude de ce phénomène encore méconnu.