La majeure partie de la lumière qui traverse l’Univers est invisible pour les yeux humains. Au-delà des longueurs d’onde moyennes que nous pouvons voir, il y a tout un cosmos qui brille dans les rayonnements à haute et basse énergie.
Mais nous, les humains, sommes de petits animaux intelligents et avons réussi à construire des instruments qui peuvent voir la lumière que nous ne pouvons pas. L’un d’eux est le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA, un observatoire suspendu en orbite terrestre basse, surveillant le ciel pour les rayons gamma, la lumière la plus énergétique de l’Univers.
Fermi surveille en permanence l’ensemble du ciel, observe les sources de rayons gamma et leur évolution dans le temps, fournissant aux astronomes une carte des différents producteurs de rayonnement gamma que nous pouvons détecter. Ces données sont compilées dans un catalogue que les scientifiques peuvent utiliser pour sonder la production de rayonnement gamma.
L’animation représente une année de rayonnement gamma fluctuant provenant de 1 525 sources, représentées par des cercles violets pulsés, collectés entre février 2022 et février 2023, chaque image représentant trois jours d’observations. Plus le cercle est grand, plus le rayonnement gamma est brillant.
Le cercle jaune, quant à lui, représente la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel pour cette période.
“Nous avons été inspirés pour constituer cette base de données par des astronomes qui étudient les galaxies et voulaient comparer les courbes de lumière visible et gamma sur de longues échelles de temps”, explique l’astrophysicien Daniel Kocevski du Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville.
“Nous recevions des demandes pour traiter un objet à la fois. Désormais, la communauté scientifique a accès à toutes les données analysées pour l’ensemble du catalogue.”
Champ de vision de Fermi, avec le plan de la Voie lactée qui s’étend au centre. (Centre de vol spatial Marshall de la NASA/Daniel Kocevski)
La plupart des lumières clignotantes que vous voyez proviennent d’un type de galaxie connu sous le nom de blazars. Il s’agit d’un sous-ensemble de galaxies quasars. Un quasar est une galaxie avec un noyau extrêmement actif, ce qui signifie que le trou noir supermassif avale de la matière à un rythme effréné. Ce matériau est chauffé par l’activité extrême autour du trou noir, de sorte qu’il retentit à travers l’espace. Les quasars émettent la lumière la plus brillante de l’Univers.
Certains de ces quasars ont des jets de plasma lancés depuis le noyau galactique. Au fur et à mesure que le trou noir se nourrit, une partie de la matière tourbillonnant autour de lui est déviée et accélérée le long des lignes de champ magnétique à l’extérieur de l’horizon des événements. Lorsqu’il atteint les pôles, ce matériau est lancé dans l’espace à grande vitesse, approchant souvent la vitesse de la lumière dans le vide.
Un blazar est un quasar dont le jet est pointé vers ou presque vers la Terre. En raison de cette orientation, la lumière apparaît encore plus brillante sur tout le spectre. Les blazars sont des sources connues de rayonnement gamma, mais leur lumière fluctue sur des échelles de temps assez courtes ; leurs fluctuations peuvent aider les astronomes à étudier comment ces géants se nourrissent.
Combinées à d’autres données, elles peuvent également aider à répondre à des questions sur l’Univers. Par exemple, ce n’est que récemment que les détections de neutrinos effectuées par des observatoires tels que IceCube en Antarctique ont été retracées jusqu’aux galaxies blazars.
Les blazars représentent plus de 90 % des sources de rayons gamma dans le nouvel ajout au catalogue de rayons gamma de Fermi. Les autres objets émettant un rayonnement gamma comprennent un type d’étoiles à neutrons appelées pulsars, les restes de matériaux en lambeaux laissés par les explosions de supernova et des systèmes binaires tels que les étoiles à neutrons binaires.
Et il y a la lueur des rayons gamma du plan de la galaxie de la Voie lactée, représentée dans l’animation par une bande orange blobby s’étendant au centre de l’image. Là, une couleur plus vive représente une lueur plus radieuse.
Les observations à longue période permettront, espérons-le, de mieux comprendre certains des phénomènes associés aux sources de rayons gamma. Par exemple, retracer un neutrino à une période plus brillante de l’activité d’un blazar pourrait aider à réduire les processus qui produisent ces particules mystérieuses.
“Disposer de la base de données historique des courbes de lumière”, déclare l’astrophysicienne Michela Negro de l’Université du Maryland, comté de Baltimore, et du Goddard Space Flight Center de la NASA, “pourrait conduire à de nouvelles informations multimessagers sur les événements passés”.
Et nous avons une idée de la façon dont nous pourrions voir l’Univers si nous avions des yeux extraterrestres.
Le catalogue récemment mis à jour est disponible gratuitement à partir de la série de suppléments du journal astrophysique.
