Logo Lab

Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de
Physique Théorique

banner

Un article de Pasquale Serpico mis à l'honneur

Attention, ouverture dans une nouvelle fenêtre. PDFImprimerEnvoyer

physrevlett.109.061101

Les irrégularités spectrales comme signes des turbulences induites par les rayons cosmiques dans la galaxie.

 Pasquale Blasi, Elena Amato, and Pasquale D. Serpico, Phys. Rev. Lett. 109, 061101 (2012). L’article a recu une mention spéciale dans Physics Synopsis

Les rayons cosmiques se propagent dans le milieu interstellaire par diffusion avec des inhomogénéités magnétiques. La manière dont la puissance de ces ondes magnétiques est distribuée à différentes échelles de longueur détermine la dépendance énergétique du coefficient de diffusion des rayons cosmiques. Cette propriété, avec le spectre d'injection des rayons cosmiques, détermine à son tour le spectre des rayons cosmiques mesuré au niveau de la terre. Mais quel phénomène donne aux inhomogénéités magnétiques leurs propriétés? Il est généralement admis que la puissance injectée par les ondes de choc d’origine astrophysique (probablement créés par des explosions de supernovae) et ensuite retraitée par des phénomènes turbulents universels est responsable d'une sorte de fond, externe et passif, de fluctuations magnétiques sur lesquels diffusent des rayons cosmiques. Pour tenir compte de ceci un simple ajustement aux données est réalisé à l’aide de fonctions paramétriques, généralement avec une simple loi de puissance. Dans un article récent publié dans Physical Review Letters, P. Blasi et E. Amato de l'Observatoire de Florence et P. Serpico du LAPTh ont montré que cette description n’a plus lieu lorsqu'on tient compte de turbulences auto-induites par les ondes magnétiques générées par les rayons cosmiques eux-mêmes.

Étant donné les propriétés observées des rayons cosmiques sur terre et les valeurs connues des paramètres du milieu interstellaire, la dépendance en énergie du coefficient de diffusion devrait changer pour des énergies plus petites que quelques centaines de GeV, tandis que la turbulence dans les champs magnétiques pré-existants domine la diffusion pour des énergies au-delà. Ce qui est intéressant, c’est que plusieurs expériences, y compris le satellite PAMELA en orbite autour de la terre, ont récemment observé que le flux de rayons cosmiques décroît un peu plus rapidement en fonction de l’énergie, pour des énergies en dessous de 230GeV, comme prévu dans cette théorie, si les spectres d'injection sont universels.

D’autres caractéristiques spectrales à basse énergie déduites des données de Fermi pour les rayons gamma diffus peuvent être également compatibles avec un spectre universel de rayons cosmiques à l’injection, si l'on tient compte pour la propagation du passage de la diffusion à la convection.

Ce nouveau paradigme a plusieurs implications importantes, par exemple sur la dépendance en énergie du rapport entre les rayons cosmiques primaires et secondaires, ainsi que pour le taux d’anisotropie prévu dans les rayons cosmiques. Ces mesures seront bientôt réalisées avec une excellente précision par le détecteur AMS-02 à bord de la station spatiale internationale.

 

L'article dans Phys. Rev. Lett. 109, 061101 (2012). 
DOI, PRL: 10.1103/PhysRevLett.109.061101

A retrouver aussi sur arXiv. e-Print: arXiv:1207.3706 [astro-ph.HE] PDF

Note interne du LAPTh: LAPTH-024-12