Journal de Saclay n°31 - CEA Saclay

40 ans d’astrophysique spatiale au CEAANALYSER LA MATIÈRE COSMIQUEAnalyser la matière venue du cosmos, c’est la première tâche à laquelle se sont attelés lesastrophysiciens du SAp.1A la différence des rayons X et gamma, les « rayonscosmiques » sont constitués de particules de matière etnon pas de grains de « lumière ». Ces particules, essentiellementdes protons, sont accélérées à des énergiesdéfiant l’imagination. L’Univers contient de gigantesquesaccélérateurs de particules, près de cent mille fois pluspuissants que ne le sera l’accélérateur le plus performantde la planète, actuellement en construction au CERN 1 .Cette matière, composée également d’électrons et d’autreséléments en quantités infimes, est la seule qui nousparvienne d’au-delà du système solaire. Pour comprendreoù et comment cesparticules se forment, ilfaut mesurer leur énergieet leur composition.Ces mesures sont délicatescar les particulescosmiques sont rares.Par ailleurs, les appareilsdoivent être adaptés àun usage spatial. Parexemple, les détecteursTcherenkov 2 de HEAO Csont astucieusementallégés en remplaçantdes gaz sous hautepression par des blocsd’aérogel de silice, aussi peu denses que le brouillard.2l’explosion, se propagent dans le milieu interstellaire.Alors qu’on sait depuis longtemps que les éléments lourdssont issus du « chaudron » des étoiles, l’origine deséléments légers est longtemps restée une énigme, qui a étéfinalement résolue par Hubert Reeves dans les années 1970.Il a mis en évidence le mécanisme de formation de certainséléments chimiques : les collisions entre les particulescosmiques et les atomes des milieux traversés engendrentdes éléments légers comme le lithium, le béryllium et le bore.1 CERN : Organisation européenne pour la recherche nucléaire, près deGenève.2 Détecteur Tcherenkov : en traversant le liquide ou le gaz à une vitessesupérieure à celle de la lumière dans ce milieu, les particules cosmiquesinduisent une émission de lumière bleutée par les atomes du milieu.C’est cette lumière qui est détectée.3 Supernova : étoile massive qui explose au terme de sa «vie » d’étoileen devenant momentanément très lumineuse.Quelle composition ?On s’attendait à retrouver dans les rayons cosmiques lacomposition des supernovae 3 , soupçonnées d’être lessources de ces particules. Or la mesure a révélé unecomposition plus proche de celle du milieu interstellaire quede celle des supernovae. Pourquoi ? Celles-ci apportentbien l’énergie nécessaire pour accélérer les particules,mais par l’intermédiaire des ondes de choc, qui, suite à12À bord du satellite HEAO C lancé en 1979, une expérience de350 kg seulement mesure la composition des particulescosmiques qui sillonnent la Galaxie, un résultat inégaléjusqu’à aujourd’hui.Ulysse est la première sonde à quitter le plan des planètespour aller explorer les pôles du Soleil. A son bord, un instrumentmesure pour la première fois les paramètres du ventsolaire et des particules cosmiques.4Expériences « tout terrain »« Le ballon était lancé en fin de nuit. Il fallait attendre le moment le plus favorable où les vents d’altitude se renversent. Le matérieldevait être récupéré pour que les plaques photo puissent être analysées. Il est arrivé que cette quête se transforme en véritableexpédition dans les Alpes, à dos de mulets, dans la neige. Une fois, le matériel est tombé sur le toit d’une porcherie. Il n’y a jamaiseu de blessé, pas même un cochon… »Lydie Koch-Miramond, astrophysicienne au SAp