Des électrons accélérés à des vitesses relativistes par une onde de choc à proximité de Saturne

Vendredi, 8 mars 2013

L'accélération de particules à des énergies relativistes comme les rayons cosmiques, est d'un intérêt majeur pour l'astrophysique. Les chocs induits par l'explosion de supernovæ, par exemple, sont des sources probables de ces accélérations, comme semble l'indiquer des analyses récentes obtenues à partir des données de la mission spatiale Fermi1 de la NASA. Cependant, la vérification expérimentale directe des mécanismes gouvernant la production de ces particules énergétiques reste encore très difficile. Les données de la sonde Cassini2 viennent de mettre en évidence  pour la première fois ces mécanismes d'accélération d'électrons à des vitesses relativistes (~1 Mev). Dans une étude récente publiée dans Nature Physics, une équipe internationale de chercheurs, dont deux membres du LPP3, montre que, lorsque des conditions favorables sont réunies, cette accélération est liée à l'onde de choc existant en amont de la planète.

Vue schématique de la traversée du choc d’étrave de Saturne par Cassini le 3 février 2007. Un zoom autour du moment de la traversée est dessiné en bas de la figure et indique l’endroit où les électrons relativistes ont été détectés. Crédits : Nature Phys. L’équipe a analysé 96 traversées du choc d’étrave (formé par l’arrivée du vent solaire supersonique à l’approche de l’obstacle qu’est la planète) en amont de Saturne par la sonde Cassini et n’a trouvé qu’un seul cas de forte accélération des électrons à des énergies relativistes. Ceci pour un choc quasi parallèle et ayant un très grand nombre de Mach (>25). Un tel nombre de Mach est inhabituel pour des chocs du Système Solaire. On appelle choc parallèle un choc pour lequel la normale au choc est parallèle aux lignes de champ magnétique (cf. figure ci-contre) et quasi parallèle si l’angle est inférieur à 45°. Il n’était cependant pas attendu qu’un choc parallèle puisse accélérer fortement des électrons, contrairement aux chocs perpendiculaires pour lesquels cette accélération avait déjà été vérifiée, dans de rares cas4. C’est pourquoi cette observation est importante, donnant de nouvelles possibilités de modélisation d’accélération pour des objets astrophysiques dont une structure détaillée comme la nature quasi parallèle ou quasi perpendiculaire de chocs est inaccessible à l’observation directe.

 

 

 

Note(s): 
  1. Plus d’informations sur la mission FERMI
  2. Plus d’informations sur la mission Cassini
  3. Laboratoire de physique des plasmas (LPP-CNRS/École Polytechnique/UPMC/Université Paris Sud) : http://www.lpp.fr
  4. Sarris, E. T. & Krimigis, S. M. Quasi-perpendicular shock acceleration of ions to ⇠200 MeV and electrons to ⇠2 MeV observed by Voyager 2, Astrophys. J., 298, 676–683 (1985).
Source(s): 
Contact(s):
  • Patrick Canu, Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP-CNRS/École Polytechnique/UPMC/Université Paris Sud)
    patrick [dot] canu [at] lpp [dot] polytechnique [dot] fr, 01 44 27 92 52 / 01 69 33 58 54
  • Alessandro Retino, Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP-CNRS/École Polytechnique/UPMC/Université Paris Sud)
    alessandro [dot] retino [at] lpp [dot] polytechnique [dot] fr, 01 69 33 59 29

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