Des télescopes étudient des rayons gamma à une distance record de 8 milliards d’années-lumière

Des astronomes ont caractérisé le blazar le plus lointain jamais observé en rayons gamma de très haute énergie, grâce à un signal qui a voyagé pendant environ 8 milliards d’années avant d’atteindre la Terre. Leurs résultats apportent de nouveaux éléments sur l’histoire de la lumière cosmique comme sur les phénomènes physiques extrêmes autour d’un trou noir supermassif.

La source, OP 313, est un noyau actif de galaxie exceptionnellement lumineux dont le trou noir central alimente un immense jet de plasma. Après la première détection de son émission de très haute énergie par le télescope LST-1 en décembre 2023, les chercheurs ont combiné les observations de LST-1 et des télescopes MAGIC, sur l’île de La Palma, avec des mesures à plus basse énergie provenant d’autres instruments. Leur analyse, publiée dans Astronomy & Astrophysics, a permis d’encadrer la densité du fond lumineux extragalactique, le rayonnement accumulé émis par les objets cosmiques au cours de l’histoire de l’Univers.

Ce fond lumineux atténue progressivement les signaux gamma en transformant certains photons en paires électron-positron. Mesurer cet effet sur une distance aussi grande donne aux scientifiques un moyen d’étudier la lumière qui emplissait l’espace traversé par le signal.

Les observations indiquent également que les rayons gamma d’OP 313 ont été produits par une population dense d’électrons accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière au sein de son jet de plasma. Ces électrons ont transféré de l’énergie à des photons de plus basse énergie, les faisant passer dans le domaine des très hautes énergies. La détection de cette source lointaine alors que LST-1 est encore en phase de mise en service démontre aussi la portée d’une nouvelle génération d’observatoires de rayons gamma.