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Accueil > Rayonnement Cosmique et Matière Noire > H.E.S.S.

H.E.S.S.

par Julien Bolmont - 12 mai

L’astronomie gamma au sol couvre un domaine en énergie allant de quelques dizaines de GeV à près d’une centaine de TeV. À ces énergies, où les flux de photons sont faibles, les instruments opèrent depuis le sol, ce qui permet de pouvoir instrumenter de grandes surfaces de collection.

Le domaine des hautes énergies étudié par les détecteurs au sol est dédié à l’étude des objets compacts comme les pulsars (étoiles à neutrons) ou les trous noirs aux cœur des noyaux actifs de galaxies. L’étude du rayonnement gamma permet de sonder des environnements complexes et d’étudier les mécanismes d’émission et de propagations des photons aux très hautes énergies, domaine inaccessible aux accélérateurs de particules au sol. De fait, l’astronomie gamma permet également d’aborder des thèmes de physique des particules tels que la recherche de la matière noire, qui constitue le quart du contenu de l’Univers et dont la nature reste inconnue à ce jour. Enfin, des principes fondamentaux tels que l’invariance de Lorentz, pierre angulaire de toutes les théories relativistes, sont mis à l’épreuve.

Depuis plus de trente ans, le laboratoire est impliqué dans ces recherches à travers les expériences THEMISTOCLE, CAT, H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) et CTA. Installée en Namibie et en activité depuis 2003, H.E.S.S. représente la génération actuelle d’instruments. Avec l’accumulation d’une grande statistique et la haute résolution des caméras, l’astronomie gamma de haute énergie est entrée dans une nouvelle ère. Le grand observatoire CTA, dont la phase de construction doit s’étendre jusqu’aux années 2024-2025 prendra ensuite la relève.

H.E.S.S. est constituée de cinq télescopes, dont quatre de 15 m et un de 30 m. Il s’agit d’un instruments très performant et un nombre important de sources de rayons gamma de haute énergie (au TeV) est détecté chaque année. Mentionnons quelques faits saillants :

  • La mesure de la densité du fond d’émission infrarouge extragalactique ;
  • La détection de la première source périodique, de la première radiogalaxie et galaxie à flambée d’étoiles au TeV ;
  • L’observation de la morphologie de multiples objets astrophysiques galactiques et de la première source étendue extragalactique ;
  • La détermination du spectre en énergie du rayonnement du Fer d’une dizaine de TeV à environ 200 TeV et des émissions diffuses en électron jusqu’à 20 TeV ;
  • De fortes contraintes sur les mécanismes d’accélération des rayons cosmiques par l’explosion de supernovæ ou les jets produits par les noyaux actifs de galaxies lointaines ;
  • La révélation d’un rayonnement cosmique galactique aux énergies du PeV ;
  • Des limites fortes sur la violation de l’invariance de Lorentz, la recherche de matière noire ou le flux de fond diffus gamma extragalactique au TeV ;
  • La reconstruction du plus vaste champ d’observation du plan central de notre Voie Lactée et la révélation, en son sein, d’une émission diffuse de rayonnements gamma ;
  • L’extension spatiale de l’émission de la nébuleuse du Crabe.

Du côté des activités techniques, l’équipe du LPNHE a été fortement impliquée dans la construction des détecteurs et leur maintenance. LA dernière mission technique sur le site a eut lieu en 2022. Le groupe reste très impliqué dans le calibrage des caméras. En ce qui concerne les activités d’analyse, l’équipe contribue fortement au développement de techniques d’analyse, et à la simulation des événements. Elle joue un rôle majeur dans les thèmes de recherche évoqués plus haut : études des noyaux actifs de galaxies, des sursauts gamma, recherche d’une éventuelle violation de l’invariance de Lorentz.

Le prix Descartes de la recherche a été décerné à la collaboration H.E.S.S. par la Commission Européenne en 2006. Cette même année l’expérience était classée parmi les dix observatoires aux plus grands impacts scientifiques à travers le monde à l’instar du télescope spatial Hubble et de l’observatoire ESO au Chili. En 2010, l’expérience H.E.S.S. a été nommée par la Société Américaine d’Astronomie pour le prestigieux prix Rossi.

Contact : Julien Bolmont - Tel : +33 1 44 27 48 18

Le site de la collaboration H.E.S.S.

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Photo : ©J. Bolmont (bas) - ©B. Foucher (haut)

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