Une équipe franco-canadienne, menée par Gilles Ferrand (Université du Manitoba, Canada), avec Anne Decourchelle (Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM (CEA-CNRS-Paris 7) et Samar Safi-Harb (Université du Manitoba, Canada), a obtenu les premières simulations 3D de restes de supernova prenant en compte une forte accélération de particules à leur choc et la production d'émission en rayons X de ces puissantes sources galactiques. Ces travaux sont publiés dans le dernier numéro de la revue Astrophysical Journal.
La prédiction du rayonnement de haute énergie d'un reste de supernova
Samar Safi-Harb note : "Avec ces simulations, nous générons les premières cartes synthétiques réalistes de l'émission thermique en rayons X des restes de supernova jeunes."
Anne Decourchelle ajoute : "Cela ouvre une nouvelle fenêtre pour comprendre les phénomènes physiques se produisant dans ces puissants accélérateurs de particules en confrontant des simulations 3D à haute résolution aux observations en rayons X des restes de supernova."
Ces résultats vont permettre de faire progresser l'interprétation des observations en rayons X à haute résolution spatiale, obtenues par les satellites actuellement en orbite Chandra et XMM-Newton, lancés en 1999 respectivement par l'agence spatiale étasunienne (NASA) et européenne (ESA), ou celles qui seront faites prochainement par le satellite Astro-H dont le lancement est prévu pour 2014 par l'agence spatiale japonaise (JAXA).
Image en fausses couleurs de l'émission en rayons X des éléments éjectés par la supernova (fer en bleu, silicium en vert et oxygène en rouge). Ces images synthétiques, générées à partir des simulations 3D, peuvent être confrontées aux observations obtenues par les instruments X à bord des satellites Chandra et XMM-Newton. Deux scénarios sont montrés : sans accélération de protons (figure de gauche) et avec accélération efficace de protons (figure de droite). Une accélération efficace de protons modifie significativement les composantes de l'émission en rayons X. Crédits G. Ferrand
Il y a 100 ans, le physicien autrichien, Victor Hess, découvrait les rayons cosmiques à partir de mesures effectuées à bord d'un ballon à haute altitude. Leur origine est encore l'objet de nombreuses questions, mais les astronomes pensent qu'une grande partie de ces particules sont accélérées par les ondes de choc générées lors des explosions d'étoiles, les supernovae. Cette théorie semble confortée par les récentes observations en rayons X et rayons gamma. Cependant, l'ultime preuve réside dans la mise en évidence dans ces restes de supernova de l'accélération de protons (qui constituent l'essentiel de la population des rayons cosmiques) et la mesure de leur énergie.
Une image multi-longueurs d'onde du reste de supernova Tycho, le résultat d'une explosion observée il y a plus de 400 ans par l'astronome danois Tycho Brahe. L'image est une supereposition d'une image en rayons X (satellite Chandra), infrarouge (satellite Spitzer) et lumière visible (Télescope 3,5m de Calar Alto). Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO; Infrared: NASA/JPL-Caltech; Optical: MPIA, Calar Alto.
Gilles Ferrand, l'auteur principal du papier, ajoute : " Ces simulations 3D, les premières de leur sorte, vont désormais permettre d'identifier la présence de protons très énergétiques dans les restes de supernova jeunes."
Ces travaux de recherche ont utilisé des reseaux d'ordinateurs dédiés à ces simulations et financés par la CFI (Canada Foundation for Innovation), ainsi que le supercalculateur du CEA/CCRT en France. Ce programme de recherche a bénéficié du soutien du NSERC (Natural Sciences and Engineering Research Council) Canada Research Chair program, du CITA (Canadian Institute for Theoretical Astrophysics) et de l'ANR (Agence Nationale pour la Recherche).
Contact : Anne DECOURCHELLE
voir aussi - le communiqué de presse de l'Université du Manitoba (5 Novembre 2012, en anglais)
Publication :
"3D Simulations of the Thermal X-ray Emission from Young Supernova Remnants Including Efficient Particle Acceleration"
Gilles Ferrand [1], Anne Decourchelle [2], Samar Safi-Harb [1], (voir l'article 
PDF (5.5Mo) and arXiv:1210.0085)
[1] Department of Physics and Astronomy, University of Manitoba
[2] Service d'Astrophysique-Laboratoire AIM (CEA/Irfu, CNRS Univ. Paris VII)
• Structure et évolution de l'Univers › Phénomènes cosmiques de haute énergie et astroparticules
• Le Département d'Astrophysique (DAp) // UMR AIM
