À la mi-juillet 2026, un article a été publié dans The Astrophysical Journal, nous rapprochant de la compréhension de la façon dont les rayons cosmiques les plus énergétiques naissent dans la Voie lactée. Il s'agit de l'objet LHAASO J1912+1014u – l'un des candidats PeVatrons, capables d'accélérer des particules à des énergies de pétaélectronvolts.
Tout a commencé avec les données de l'observatoire chinois LHAASO, situé sur un plateau de haute altitude. Ses détecteurs ont enregistré un rayonnement gamma avec des énergies supérieures à 100 TeV provenant d'une source étendue, qui coïncide en coordonnées avec le célèbre objet TeV HESS J1912+101. De tels gamma-quanta de très haute énergie apparaissent généralement lorsque des rayons cosmiques accélérés entrent en collision avec des atomes de gaz interstellaire. Mais la question principale demeurait : s'agissait-il de protons ou d'électrons ? Les scénarios leptoniques (accélération d'électrons) et hadronique (accélération de protons) donnent des spectres gamma similaires à des énergies très élevées, mais nécessitent des conditions différentes.
Pour y voir clair, un groupe d'astronomes dirigé par Tsunefumi Mizuno de l'Université d'Hiroshima s'est penché sur les archives de Fermi-LAT, un télescope gamma orbital de la NASA. Ils ont analysé 15 ans d'observations dans la gamme allant de 400 MeV à plusieurs centaines de GeV. Le modèle habituel du fond diffus galactique laissait des résidus notables dans les données, les scientifiques ont donc créé une version améliorée. En conséquence, dans la région de la source, un excédent clair de rayonnement avec un spectre dur (indice d'environ 2,1) est apparu. Il coïncidait spatialement avec la position de la source LHAASO/H.E.S.S.
L'étape décisive a été l'utilisation des données de haute précision de FUGIN – un relevé des nuages moléculaires dans la ligne du monoxyde de carbone. Les chercheurs ont construit des cartes de gaz pour deux composantes de vitesse probables (environ 25 et 60 km/s). Ces modèles ont parfaitement décrit l'excédent de GeV, confirmant que le rayonnement naît précisément des collisions de protons avec des nuages denses.
Lorsque l'équipe a construit le spectre combiné de GeV à TeV, le scénario leptonique (accélération d'électrons) a nécessité des conditions trop strictes et ne correspondait pas bien aux limites supérieures du rayonnement X. Le scénario hadronique – l'accélération de protons – s'est intégré naturellement aux données. Le spectre des protons a un indice d'environ 2,2, et l'énergie totale qui y est injectée est estimée à (1–5)×10⁴⁹ erg selon la distance. Près de la source se trouve une vieille étoile à neutrons PSR J1913+1011, qui alimente probablement le système en énergie.
Ce travail est un bon exemple de la façon dont l'accumulation patiente de données et l'analyse conjointe de différents instruments permettent de dévoiler étape par étape les mécanismes qui fonctionnent dans notre Galaxie depuis des millions d'années. LHAASO continue de trouver de nouveaux candidats PeVatrons, et des études similaires montrent que beaucoup d'entre eux fonctionnent très probablement à base de protons. Nous nous rapprochons de la compréhension où et comment la nature accélère les particules à des énergies inaccessibles même aux accélérateurs les plus puissants sur Terre.
