spectroscopie gamma

Le ciel gamma, immortalisé par le télescope Fermi, est une symphonie grandiose de milliers de sources. On y trouve les pulsations rythmiques des pulsars, les accords puissants des noyaux actifs de galaxie, mais surtout des objets non identifiés dont la partition reste une énigme.

La collision de deux étoiles à neutrons est une forge cosmique où se créent en quelques secondes les éléments les plus lourds du tableau périodique. En 2017, les détecteurs ont capté les ondes gravitationnelles d'une telle fusion, et les télescopes ont observé une lueur — une kilonova.

Écouter l'espace, c'est s'armer de patience et affiner son oreille. Les astronomes ont choisi pour cela l'instrument basse fréquence le plus sensible : le réseau d'antennes OVRO-LWA – 352 antennes dipôles réparties sur deux kilomètres et demi dans le désert californien.

Dans les profondeurs de la mer Méditerranée, où l'eau exerce une pression de plusieurs centaines d'atmosphères, un réseau de sphères photosensibles attendait un hôte rare. Et il est venu – un neutrino qui a traversé l'épaisseur de la Terre avec une énergie comparable à celle d'une brique en vol.

Un interprète est distrait par le moindre bruit dans la salle, et une réunion d'une heure s'étire sur deux. C'est à peu près ce que font les gluons, les particules qui transmettent l'interaction forte à l'intérieur des protons. D'habitude, ils filent dans tous les sens, maintenant les quarks ensemble.

Lorsqu'un noyau lourd percute à très grande vitesse le gaz interstellaire, il se brise en morceaux. Ces morceaux — lithium, béryllium, bore — continuent leur route, et leur quantité dans le flux de rayons cosmiques dépend de la manière dont la désintégration s'est produite.

Lorsqu'une étoile massive explose, elle projette dans l'espace d'immenses nuages de gaz. Ces nuages, appelés rémanents de supernova, peuvent s'étendre sur des centaines de milliers de milliards de kilomètres.

Un sursaut gamma, c'est comme un coup de canon cosmique : un éclair bref mais éblouissant qui, pendant quelques secondes, éclipse une galaxie entière.

Une éruption solaire, c'est comme un coup de tonnerre dans un ciel serein : une brève mais puissante libération d'énergie. Le radiotélescope MeerKAT, en Afrique du Sud, a capté une telle éruption de classe M1.3 et l'a examinée avec une netteté sans précédent. Les instruments habituels voient soit les détails brillants, soit les faibles, mais pas les deux à la fois.

La matière noire est comme une colle invisible qui maintient les galaxies ensemble. Elle n'émet pas de lumière, mais si ses particules entrent en collision, un éclair de rayonnement gamma peut se produire.

Un pompier muni d'une caméra thermique voit le foyer d'un incendie à travers la fumée. Mais comment voir une source de radiation qui ne sent rien, ne brille pas et ne chauffe pas ? Les caméras gamma résolvent ce problème : elles captent les rayons gamma émis par les substances radioactives et superposent leur « trace » sur une photographie ordinaire.

Dans la poche d'une vieille veste, on trouve parfois un ticket de cinéma vieux de trois ans. On ne peut pas remonter le temps avec, mais on peut comprendre où son propriétaire est allé. Il en va de même pour les sous-naines chaudes — de minuscules étoiles en fin de vie qui brillent principalement dans l'ultraviolet. Leur lumière est comme ce ticket : elle raconte le passé, mais il est difficile de la déchiffrer.

Il y a cent ans, les observatoires magnétiques n'enregistraient que les lentes respirations du noyau terrestre. Aujourd'hui, leurs données deviennent un terrain de chasse pour la physique des particules.