Le champ magnétique dans l'univers - Palais de la découverte

DÉCOUVERTE N°346 MARS 200731Le rayonnement synchrotronLe rayonnement synchrotron est lerayonnement émis par des électrons enmouvement dans un champ magnétique.Son spectre est caractéristique et diffèresensiblement de la courbe en cloche durayonnement thermique du corps noir.Examinons-le en détail et voyons quellesinformations on peut en extraire. Lorsqu’unélectron se déplace à la vitesse v dans unchamp magnétique B, il est soumis à une forceorthogonale à v et à B. Cette force lui imposeun mouvement de spirale autour des lignesdu champ magnétique. Or, une charge accéléréeémet de la lumière. Cela peut sembler curieuxde parler d’accélération alors que l’électronne voit pas sa vitesse varier en norme dansun champ magnétique. Toutefois, n’oublions pasque cette vitesse varie en direction et qu’ilexiste bien ici une accélération au sensvectoriel du terme. De manière générale,plus la vitesse des électrons est grande,plus la fréquence de la lumière qu’ils émettentest élevée. L’émission de cette lumière setraduisant par une diminution de leur énergie,les électrons ralentissent et produisent unrayonnement se décalant vers les grandeslongueurs d’onde (fig. II). Il s’ensuit qu’unesource de rayonnement synchrotron continue,comme les vestiges de supernovae, ne peutqu’être alimentée en permanence par desélectrons frais. L’énergie de ces électrons fraisdétermine la fréquence maximale v du spectre(fig. III), qui peut se situer dans l’ultravioletet même les rayons X si la source estparticulièrement puissante. La mesurede v fournit une contrainte sur les processusénergétiques à l’œuvre dans la sourcedes électrons.Trajectoireen spiralede l'électronRayonnementsynchrotronabsorbéLignes duchamp magnétiqueRayonnementsynchrotron émisvers l'extérieurLogarithme de l'intensité86420Unités arbitrairesSourced'électrons- 2- 4 - 2 0 2Logarithme de la fréquenceFIGURE IIUne source quelconque projette desélectrons dans une région où règne unchamp magnétique B.Ceux-ci se mettent à spiraler autour deslignes de champ et émettent un rayonnementabsorbé par les électrons environnants.FIGURE IIIUn exemple de spectre synchrotron.Notez l’échelle logarithmique, la brusquecoupure du spectre aux hautes énergieset le fait que le spectre ne possède pas vraimentde pic d’émissivité à la différence du spectredu corps noir.