La sonde Juno dévoile le secret des accélérateurs cosmiques : de Jupiter aux supernovæ

La loi d'échelle : plus c'est grand, plus c'est puissant

En comparant les observations faites à Jupiter avec celles réalisées auprès d'autres planètes, l'équipe de recherche a mis en évidence une relation d'échelle fondamentale : l'énergie maximale que peut atteindre une particule augmente avec la taille de l'onde de choc qui l'accélère .

• Le principe : Une structure de choc plus vaste peut accélérer des particules à des énergies plus élevées .
• Le maillon jovien : Le système de choc de Jupiter est bien plus grand que celui de la Terre. Il sert ainsi de pont idéal entre les chocs planétaires, que nous pouvons mesurer, et les chocs astrophysiques gigantesques, qui sont hors de portée de nos sondes .

Extrapolation aux restes de supernova et aux rayons cosmiques

En appliquant cette loi d'échelle à des objets astrophysiques où les mesures sur place sont impossibles, le modèle permet d'estimer les énergies maximales des électrons dans des systèmes de choc bien plus grands .

Ces prédictions sont en accord avec les observations du rémanent de supernova SN 1006, où l'émission de rayons X par rayonnement synchrotron indique que des électrons y sont accélérés jusqu'à environ 100 TeV . Il est par ailleurs largement admis que les ondes de choc des restes de supernova sont des sources candidates majeures pour les rayons cosmiques galactiques .

L'interprétation des auteurs est donc qu'un mécanisme d'accélération similaire pourrait opérer dans des environnements de chocs dits « sans collision » très différents, des ondes de choc planétaires jusqu'aux restes de supernova . Cela suggère que la physique fondamentale observée par Juno autour de Jupiter pourrait aider à expliquer comment des particules sont propulsées aux énergies des rayons cosmiques dans des systèmes astrophysiques bien plus grands .

Une extrapolation à manier avec prudence

Il est crucial de garder à l'esprit qu'il s'agit d'une extrapolation. Nous ne pouvons pas envoyer de sonde mesurer directement les chocs des restes de supernova ; cette loi d'échelle, dérivée de notre voisinage planétaire, est donc appliquée à des objets lointains . La bonne correspondance avec les énergies observées dans SN 1006 renforce la plausibilité du modèle, mais cela reste une preuve indirecte du processus d'accélération à l'œuvre dans ces titans cosmiques, et non une mesure directe .