Les blazars ces phares cosmiques…

… qui nous guident depuis les tréfonds du cosmos
 
Les humains se laissent souvent guider par les grands philosophes ou leurs croyances religieuses afin de se repérer et conduire leurs actions dans le fatras de leur vie quotidienne…
Quoique…
En réalité, pas vraiment : S’ils usent effectivement de leurs émotions plus que de leur cervelle, parfois, ils se laissent vivre au fil de l’eau en évitant de traverser la trajectoire d’une circonstance létale quelconque… que ce soit du 9mm libéré à des vitesses supersoniques ou des virus vagabonds et aérobiques…
 
Mais ce sera largement insuffisant quand l’espèce humaine devra voguer dans l’espace profond à la recherche de points de chute nouveaux à peu près vivables, quand nos descendants auront fini de pourrir et de saccager notre « planète berceau ».
Naturellement, ils auront des instruments de navigation encore inconnus et bien plus pointus que le compte-tours de mon « tas de boue à roulettes » pour naviguer entre des astres en mouvement permanent…
Déjà, les marins de l’antiquité, et pas seulement eux, utilisaient les astres pour se repérer depuis la nuit des temps.
Évidemment, en plein jour, ce n’était pas facile : Ils faisaient à l’estime et plus tard au sexe-temps sextant…
L’heure était donnée par l’inclinaison du soleil sur l’horizon, il n’existait pas de montre et on n’avait pas de GPS dans nos téléphones portables pour nous orienter…
Toutefois, j’ai été surpris d’apprendre qu’aujourd’hui encore, la précision de nos systèmes de géolocalisation dépend des « blazars », ces phares cosmiques générés par des trous noirs, de ceux qui avalent toute matière et même toutes lumières (et poussières).
Mais oui ! Ça ne sait pas faire la vaisselle, mais ça donne l’heure et la position au mètre près grâce aux trous noirs, de ceux qui paradoxalement brillent depuis une longue éternité… telle que même notre étoile n’existait pas encore !
 
La précision de nos systèmes de localisation quotidiens repose en effet sur des principes de physique fondamentale et des mesures d’astronomie de pointe.
Dans le passé, les marins utilisaient comme points de référence l’étoile Polaire ou des galaxies proches, telles que les nuages de Magellan situés à quelques centaines de milliers d’années-lumière.
Le positionnement des satellites repose quant à lui sur l’utilisation de points lumineux sur la voûte céleste dont la direction est suffisamment stable et précise : C’est la première tâche d’un satellite GPS mis en orbite.
Ces points de référence les plus stables connus sont aussi des balises cosmiques situées à plusieurs milliards d’années-lumière.
Ce sont les « blazars ».
 
Il faut se plonger dans les théories de la relativité générale et restreinte d’Einstein pour comprendre. Les feux d’un phare côtier sont constitués de puissantes lampes halogènes dont le faisceau est concentré par des lentilles de Fresnel. Un blazar est quant à lui constitué de deux faisceaux, des jets faits de plasma se déplaçant à plus de 99,5 % de la vitesse de la lumière.
Et contrairement aux faisceaux de phares, les jets de blazars ne tournent pas : Ils restent relativement stables du point de vue de l’observateur.
À l’origine de ces jets se trouve un trou noir des milliers de fois plus massif que celui situé au centre de notre galaxie. Et c’est la rotation du trou noir sur lui-même et celle du disque de matière l’entourant qui permettent d’injecter de l’énergie dans les jets.
La source d’énergie à l’origine de la lumière d’un blazar est donc paradoxalement un trou noir !
 
Ces jets astrophysiques sont observés dans des galaxies proches comme la radiogalaxie Messier 87. Depuis la Terre, les deux jets de cette galaxie sont observés de biais. L’un des deux jets est plus brillant car le plasma qu’il émet a tendance à s’approcher de nous, tandis que le plasma émis par l’autre jet s’éloigne. Or, plus l’angle entre le faisceau du phare et notre ligne de visée (l’axe entre le phare et l’observateur) est grand, plus la lumière que nous recevons du faisceau est faible.
La « radiogalaxie » Messier 87 (actuellement à la « verticale » de Vénus à mi-distance de la « chevelure de Bérénice », pour les connaisseurs…) n’est donc rien d’autre qu’un blazar désaxé.
Un blazar, défini par l’orientation d’un de ses jets vers la Terre, peut ainsi être des dizaines de milliers de fois plus brillant qu’une radiogalaxie située à la même distance.
 
Car si les lentilles de Fresnel du Créac’h concentrent la lumière de lampes halogènes en faisceaux de photons qui voyagent jusqu’aux équipages marins, pour les blazars, c’est un plasma de particules énergétiques qui se propagent selon l’axe des jets.
Ces particules perdent une partie de leur énergie en émettant de la lumière dans le domaine visible et en ondes radio, par rayonnement synchrotron qui est un rayonnement électromagnétique émis par une particule chargée dont la trajectoire est déviée par un champ magnétique.
Ce rayonnement est émis en particulier par des électrons qui tournent dans un anneau de stockage. C’est ce même rayonnement qui limite les énergies qu’atteignent les accélérateurs de particules construits sur Terre, tel le grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.
Mais si les pertes synchrotron constituent un facteur limitant pour les ingénieurs de faisceaux de particules terrestres, elles offrent aux astronomes et physiciens des astroparticules une formidable fenêtre d’observation sur des phénomènes naturels autrement plus énergétiques que ceux des accélérateurs artificiels.
 
Ainsi, les pertes par rayonnement des blazars ne se limitent pas aux ondes radio et à la lumière visible : Elles s’étendent également aux rayons X et aux rayons gamma qui lui est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence émis lors de la désexcitation d’un noyau atomique résultant d’une désintégration.
Les photons émis sont caractérisés par des énergies allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV voire jusqu’à 450 TeV pour le plus énergétique jamais observé.
Naturellement, les rayons gamma émis par les blazars sont les plus énergétiques. En provenance de ces fameux blazars, ils ont été observés à des énergies dix mille milliards de fois supérieures à celle des photons visibles.
Les particules qui ont émis ces rayons gamma sont encore plus énergétiques, jusqu’à des millions de fois s’il s’agit de rayons cosmiques de type protons plutôt que d’électrons.
Identifier la nature des particules émettant les rayons gamma des blazars pourrait enfin éclairer le mystère encore tenace de l’origine des rayons cosmiques et des neutrinos les plus énergétiques que nous observons.
 
En attendant, force est de constater que les blazars les plus éloignés émettent depuis une époque correspondant au premier milliard d’années suivant le Big Bang, dans un univers qui soufflera bientôt ses 14 milliards de bougies (même aucun d’entre nous ne sera plus de ce monde-là pour fêter l’événement…).
La quantité de rayons gamma qui nous parvient de ces phares lointains est faible, non seulement en raison de leur distance, mais aussi à cause d’une brume un peu particulière qui imprègne même les régions les plus reculées du cosmos.
Par temps brumeux, le phénomène qui limite la portée du Créac’h est la diffusion de la lumière visible par les minuscules gouttelettes d’eau qui composent le brouillard. Eh bien le feu du phare, que les marins devraient voir comme une source quasi ponctuelle, apparaît comme une tâche de plus en plus diffuse à mesure qu’ils s’éloignent de la côte.
La portée des blazars émettant les rayons gamma les plus énergétiques est quant à elle limitée par un phénomène de physique des particules : L’annihilation de deux particules de lumière – un photon gamma et un photon de plus faible énergie – en une paire électron-positron.
Pour les faisceaux gamma des blazars, la brume est donc faite de lumière !
 
Jusqu’à récemment, la détection de ces « gouttelettes » de lumière représentait un véritable défi observationnel. Les trois techniques de mesure connues, dont celle qui exploite l’atténuation des rayons gamma, semblent désormais atteindre des valeurs compatibles entre elles, ouvrant la voie à de nouveaux outils cosmologiques pour répondre au paradoxe d’Olbers – qui tient dans une contradiction apparente entre le fait que le ciel est noir pendant la nuit et l’hypothèse que l'Univers serait statique, homogène et infini, qui impliquerait notamment que, depuis tout point du ciel, on devrait pouvoir observer une source lumineuse, aussi éloignée et petite soit-elle – ou à la tension de Hubble (qui se résume par la différence de mesure de la constante de Hubble qui apparaît entre la méthode directe – en mesurant directement les distances – et la méthode utilisant le fond diffus cosmologique : Cette mesure de la vitesse de fuite des objets extragalactiques varie d’environ 8 % selon ces techniques de mesure).
 
Alors que les phares maritimes clignotent à intervalles réguliers pour permettre aux équipages de les identifier, et faire des triangulations précises au fil de leur approche d’Ouessant, les blazars brillent de manière erratique, à l’image des cours boursiers fluctuant au fil des ans ou des cours d’eau au fil des saisons.
Lors des éruptions les plus extrêmes, on a même observé le flux de blazars doubler en quelques minutes seulement !
Comprendre ces éruptions représente encore un défi pour l’astrophysique des hautes énergies et la physique des plasmas.
Mais on manque de sous pour rémunérer les neurones à mobiliser autour de ces recherches.
Et puis il faut les former avec d’autres neurones en fonction… qui n’existent peut-être pas encore !
 
Toutefois, l’avènement d’observatoires comme le Vera C. Rubin Observatory dans le domaine visible et le Cherenkov Telescope Array Observatory en rayons gamma promet des avancées majeures dans la cartographie des éruptions de blazars.
Tout en levant le voile de la brume cosmique, ces observations promettent de mieux comprendre les accélérateurs persistants les plus puissants du cosmos.
Des travaux – s’ils trouvent leurs financements – qui permettront probablement de dresser les cartes interactives en 4 dimensions (les 3 spatiales, ça on sait faire, ou à peu-près : On m’a ainsi offert une étoile qui venait d’être répertoriée et cataloguée, à mon nom, située dans l’hémisphère Sud dans la constellation du Verseau…) qui évoluent dans le temps qui passe inexorablement (et disperse les énergies et les bonnes volontés…).
Et ce sera bien le plus important pour ne pas se perdre à l’occasion de la recherche de planète habitable « un peu éloignée » dans un futur qui se rapproche…
 
Il fallait que ce soit précisé, au moins dans cette rubrique, naturellement…
 
Bon début de semaine à toutes et à tous, pour l’occasion…
 
I³
 
Pour mémoire (n’en déplaise à « Poux-tine ») : « LE PRÉSENT BILLET A ENCORE ÉTÉ RÉDIGÉ PAR UNE PERSONNE « NON RUSSE » ET MIS EN LIGNE PAR UN MÉDIA DE MASSE « NON RUSSE », REMPLISSANT DONC LES FONCTIONS D’UN AGENT « NON RUSSE » !
Post-scriptum : Alexeï Navalny est mort en détention pour ses opinions politiques. Les Russes se condamnent à perpétuité à en supporter toute la honte !
Постскриптум: Алексей Навальный умер в заключении за свои политические взгляды. Россияне обрекают себя на всю жизнь нести весь позор!
Parrainez Renommez la rue de l'ambassade de Russie à Paris en rue Alexeï Navalny (change.org)