Des rayons cosmiques de très haute énergie, on ignorait presque tout. "Pour le dire simplement, on ne sait pas ce qu'ils sont, ni d'où ils viennent, et on se demande comment ils vont d'un point à un autre", écrivent les quelque 500 co-signataires d'un article publié vendredi 9 novembre dans la revue Science, où ils soulèvent pourtant un coin du voile sur ce mystère persistant. Ils y présentent les premiers résultats de l'observatoire Pierre-Auger (OPA), en phase d'achèvement dans la pampa argentine.
Cette installation porte le nom du physicien français (1899-1993) qui fut le premier à observer, en 1938, les gerbes atmosphériques produites par l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère terrestre. Les dimensions de ce grand équipement, qui étend ses 1 600 détecteurs et ses 24 télescopes sur 3 000 km2, sont à la mesure de la rareté des phénomènes qu'il doit permettre d'élucider. Pour avoir une chance de pointer la source dont ces rayons cosmiques émanent, il faut en effet se concentrer sur ceux qui subissent le moins de déviation au cours de leur voyage dans le cosmos, les plus énergétiques, qui concentrent, sur une simple particule, l'équivalent d'un smash au tennis. Ceux-là ne croisent la Terre qu'au rythme d'un par kilomètre carré et par siècle...
Depuis ses débuts en janvier 2004, l'OPA a vu passer plus d'un million de rayons cosmiques, pour l'essentiel de basse énergie. Seuls vingt-sept d'entre eux étaient dotés d'une énergie suffisamment élevée pour que l'on tente de superposer leur origine supposée avec les cartes dressées par l'astronomie classique.
Cette comparaison semble donner pour source de ces rayons des noyaux actifs de galaxies se trouvant à environ 240 millions d'années-lumière, indique Antoine Letessier-Selvon, du laboratoire de physique nucléaire de hautes énergies (IN2P3/CNRS, Paris 6 et 7), qui a coordonné ces analyses : "Nous avons donc la preuve qu'ils sont d'origine extragalactique" - autrement dit, qu'ils viennent d'au-delà de la Voie lactée.
Ces noyaux actifs ont pour origine l'effondrement du centre d'une galaxie vers un trou noir super-massif. Ce phénomène cataclysmique s'accompagne de jets de matière monstrueux (ils couvrent des milliers de milliards de kilomètres) et d'émissions lumineuses les plus puissantes de l'Univers. Les rayons cosmiques pourraient être émis à cette occasion.
Reste à expliquer le mécanisme qui permet de leur conférer une énergie dix millions de fois plus élevée que celle atteinte dans les accélérateurs construits sur Terre. "Il faut pour cela à la fois un milieu très actif, pour engendrer les rayons cosmiques, et très peu dense, pour leur permettre de s'en échapper", indique Antoine Letessier-Selvon, qui admet volontiers que tout cela "reste énigmatique".
