Les noyaux galactiques actifs sont les candidats les plus probables en tant que sources des rayons cosmiques les plus énergétiques qui atteignent la Terre. En utilisant l’observatoire Pierre Auger (Argentine), une équipe de scientifiques de 17 pays a établi que les sources des particules les plus hautement énergétiques n’étaient pas distribuées uniformément à travers le ciel. Les résultats lient les origines de ces particules mystérieuses aux sites des galaxies proches dotées de noyaux actifs en leurs centres.

Les Noyaux Galactiques Actifs (NGA) sont présumés être alimentés par des trous noirs supermassifs absorbant de grandes quantités de matière. Ils ont longtemps été considérés comme des sites où la production de particules de haute énergie pouvait prendre place. Ils avalent gaz, poussières et autres formes de matière de leur galaxie hôte et rejettent particules et énergie. Alors que la plupart des galaxies ont un trou noir en leur centre, seulement une fraction de toutes les galaxies a un NGA. Le mécanisme exact selon lequel les NGA accélèrent les particules à des énergies cent millions de fois plus élevées que la plupart des plus puissants accélérateurs de particules sur Terre demeure un mystère.

Parmi le million de rayons cosmiques détectés par l’observatoire, seuls ceux des plus hautes énergies peuvent être liés à leurs sources avec une précision suffisante. Les scientifiques d’Auger ont jusqu’ici enregistré 77 rayons cosmiques avec une énergie supérieure à 4 x 1019 électrons-volts, ou 40 Eev. Il s’agit du nombre le plus important de rayons cosmiques avec une énergie supérieure à 40 Eev enregistré par un observatoire. A ces énergies ultra-hautes, l’incertitude en ce qui concerne la direction à partir de laquelle le rayonnement cosmique arrive est seulement de quelques degrés, permettant aux scientifiques de localiser la source des particules cosmiques.

Les recherches ont permis de déterminer que les 27 événements de plus haute énergie, à savoir dont l’énergie est supérieure à 57 Eev, ne viennent pas de manière égale de toutes les directions. En comparant l’ensemble de ces événements avec les sites connus de 318 Noyaux Galactiques Actifs, la collaboration internationale a trouvé que la plupart de ces événements était bien corrélée avec les sites des NGA dans des galaxies proches telles que Centaurus A.

Les rayons cosmiques de basse énergie sont abondants et viennent de toutes les directions, la plupart provenant de l’intérieur de notre propre galaxie. Jusqu’à maintenant, la seule source de particules de rayons cosmiques connue avec certitude était le Soleil. S’agissant des autres sources probables de rayons cosmiques, telles que les étoiles qui explosent, il est impossible de déterminer avec certitude leur origine. Ceci n’est pas le cas des rayons cosmiques de plus haute énergie provenant des sources les plus violentes.

Les résultats obtenus constituent une étape importante dans la résolution du mystère de la nature et de l’origine des rayons cosmiques les plus hautement énergétiques, d’abord mis à jour par le physicien français Pierre Auger en 1938, précise le prix Nobel James Cronin, qui a conçu, avec Alan Watson de l’Université de Leeds, l’Observatoire Pierre Auger. L’ère de l’astronomie des rayons cosmiques est arrivée : s’offre une nouvelle façon de voir l’Univers proche, les galaxies individuelles, fondée sur les rayons cosmiques, au lieu de la lumière, ajoute-t-il.

Les recherches sont publiées dans la revue Science du 9 novembre.