Rayons cosmiques _________________________________________________________

L’étude, centenaire, du rayonnement cosmique reste d’actualité avec de nombreuses mesures en cours sur une gamme d’énergie couvrant presque 14 ordres de grandeur (e.g. AMS-02, CALET, DAMPE, Nucleon, Fermi-LAT, H.E.S.S, Observatoire Pierre Auger, Telescope Array, Voyager). Les multiples brisures spectrales, abondances et anisotropies observées nous donnent toujours plus d’indices pour identifier les sources et comprendre le transport du rayonnement cosmique galactique (MeV-PeV) et extra-galactique (aux plus hautes énergies).

Aux énergies galactiques, le spectre des noyaux apporte des contraintes sur la propagation des particules chargées. La mise en évidence d’une nouvelle brisure spectrale à quelques centaines de GeV et l’observation de poches de diffusion “lente” autour des restes de supernovae met en évidence les mécanismes de rétroaction entre le rayonnement cosmique et la turbulence magnétique. Le rayonnement cosmique de basse énergie joue par ailleurs un rôle essentiel dans la physico-chimie du milieu interstellaire, et plus généralement dans la dynamique du gaz à l’échelle galactique. La recherche des sources du rayonnement cosmique galactique progresse avec les observations de restes de supernovae, d’amas d’étoiles voire des régions centrales de la galaxie, avec la détection d’émissions diffuses galactiques de la radio aux γ, s’étendant aujourd’hui jusqu’au domaine du PeV. Aux plus hautes énergies, les données récentes confirment l’alourdissement de la composition avec l’énergie au-delà de 1 EeV. L’origine des particules reste mystérieuse même si la détection d’une composante dipolaire des directions d’arrivées, de plus faibles anisotropies aux énergies extrêmes, ou même l’observation d’événements simultanés gammas/neutrinos (en provenance d’un blazar; voir section précédente) ouvre de nouvelles perspectives.

La question de l’origine des rayons cosmiques est intrinsèquement une question d’astrophysique multi-messager (les interactions hadroniques de noyaux accélérés produisent des neutrinos et des photons de haute énergie) et multi-échelle (microphysique de la turbulence, chocs et rétroaction avec le gaz, rayonnement cosmique et rayonnement). Elle bénéficie donc des progrès réalisés dans l’amélioration des observations et de leurs interprétations, mais aussi dans la modélisation microphysique (plasma) de ces phénomènes et des avancées numériques dans ce domaine.

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