Certaines particules sont bizarres. La particule Amaterasu frappera la Terre dans l’Utah en 2021 avec suffisamment de puissance pour rivaliser avec une balle de baseball lancée à des vitesses professionnelles. Cela vient de nulle part.
Bien. Pas nulle part exactement. Un vide cosmique géant. Un coin de ciel vide où rien d’intéressant ne devrait se produire. Pourtant, voici ce monstre. Nommé d’après une déesse du soleil. Parce que pourquoi pas ?
Nous poursuivons ces fantômes depuis six décennies.
Le fer ne suffit pas
La théorie standard affirme que les rayons cosmiques à ultra haute énergie proviennent de protons ou de substances lumineuses. Les protons sont résistants, mais ils perdent rapidement de l’énergie. Ils ralentissent sur les vastes distances de l’espace intergalactique comme un sprinter courant face au vent. Si vous en voyez un sur Terre, il ne vient probablement pas de loin. Ou alors, cela a commencé bien plus vite que nous ne le pensions possible.
L’événement Amaterasu brise le moule. Son énergie rivalise avec la célèbre particule Oh-My-God de 1991. Deux cent quarante exa-électrons volts. Ce n’est pas un chiffre que votre cerveau gère facilement. Il est environ dix millions de fois plus puissant que le Grand collisionneur de hadrons.
Alors qu’est-ce que c’est ?
Les chercheurs de Penn State pensent qu’il ne s’agit peut-être pas du tout d’un proton. C’est peut-être lourd. Beaucoup plus lourd que le fer.
« Les rayons cosmiques à très haute énergie perdent de l’énergie plus lentement s’il s’agit de noyaux ultra-lourds », explique Kohta Murase, responsable de l’équipe.
Cela semble contre-intuitif. Les choses lourdes devraient être plus difficiles à accélérer. Mais ils parcourent aussi les vides cosmiques différemment. Ils conservent leur énergie plus longtemps. Ils peuvent survivre au voyage. Une balle lourde conserve mieux sa vitesse qu’une plume.
L’écart entre les simulations
Pour vérifier cela, ils ont effectué des simulations. Les ordinateurs affrontent les temps de voyage intergalactique et la dégradation de l’énergie. Les calculs indiquent des noyaux dont les masses se situent tout en haut du tableau périodique. Des choses que nous trouvons rarement voler.
Si cela est vrai, la recherche des origines change complètement. Nous recherchons des endroits susceptibles de projeter de la matière lourde, et pas seulement des ions légers.
Où trouves-tu ça ?
Fusions d’étoiles à neutrons. Des étoiles binaires mourant ensemble en un éclair. Ou des étoiles massives s’effondrant en trous noirs avec un magnétisme extrême. Ce sont violents. Explosif. Des accélérateurs parfaits.
Mais attendez. La direction Amaterasu montre un vide. Pas d’étoile. Pas de fusion. Juste… un espace sombre.
C’est le kicker. Soit la source est cachée derrière autre chose. Ou encore, les champs magnétiques dans l’espace ont tellement déformé la trajectoire de la particule que l’aiguille de la carte pointe complètement au mauvais endroit.
Regard sur l’avenir
Cela ne résout pas tout. Ce n’est pas une jolie boîte avec un nœud. Il dit simplement : vérifiez les trucs lourds. Les futurs télescopes comme AugerPrime en Argentine rechercheront cette composition. Ils rechercheront des différences entre les spectres du ciel nord et sud.
Si le ciel est rempli de noyaux lourds, notre compréhension de la physique des hautes énergies est réécrite. Nous pensions connaître les limites des accélérateurs fabriqués par l’homme. La nature rit. Il concentre l’énergie cinétique d’une balle de tennis dans un point plus petit que vos cils et nous la projette à des milliards d’années-lumière.
Qui aurait cru que le vide pouvait être si bruyant ?
Les particules continuent d’arriver. Les détecteurs attendent. Nous continuons à deviner.
