Astrophysique des sources de haute nergie des photons

Astrophysique des sources de haute énergie des photons aux particules Pascal Coyle, Bernard Degrange, Philippe Goret, Isabelle Grenier, Dy-holm Koang, Etienne Parizot, Eric Plagnol, S. R. L, Tiina Suomijarvi, Sylvaine Turck-chiese, Pascal Vincent La Colle sur Loup, Octobre 2004 S. Rosier-Lees Journées de prospectives DAPNIA-IN 2 P 3 LAPP, ANNECY

Introduction • L’univers est le siège de phénomènes extrêmes – Champs magnétiques et électriques intenses – Températures extrêmes – Champs intenses de gravité ®Source de production de particules de grande énergie (109 e. V à 1021 e. V) • Nécessaire d’accroître les complémentarités des observations – Sur la gamme d’énergie : Multi longueurs d’onde – sur le type de particules : Astronomie Multi Messagers

Phénomènes extrêmes AGN Pulsar SNR Radio Galaxy GRB

Astronomie Multi messagers • Comment sont ils produits ? Accélérateur – quels mécanismes d’accélération possibles pour atteindre ces énergies ? e, p • Qui sont ils ? – Les particules chargées (p, e) qui sont les particules primaires accélérées Cible: Radiation et gaz autour de l’accélérateur – Les rayonnements les parfois les ondes gravitationnelles, les noyaux p , e

Astronomie Multi messagers • Comment se propagent-ils? – Champs magnétiques galactiques et extragalactiques (e, p) ® Perte de l’information sur la source sauf si Ultra Haute Energie ® Mesures de spectres en énergie seront utiles pour mieux modéliser La propagation des RC dans la galaxie ou extragalactiques – Interaction avec les fonds IR, CMB ( , chargés) e e p p

Astronomie Multi messagers • Objectifs scientifiques – Fonctionnement des accélérateurs cosmiques – Compréhension des mécanismes d’accrétion-éjection dans (AGN, Quasars, quasars, …) – Environnement électromagnétique des pulsars – Onde de choc des restes des supernovae – Existe-t-il de nouveaux états de la matière ? – Etoiles à neutrons, étoiles à quark – Nouvelle physique – Sonder la gravitation en champ extrême – Recherche indirecte de matière noire – Défauts topologiques

QUASAR 108 M extra galaxies >100 Mpc , MICROQUASAR 3 à 10 M notre galaxie <20 kpc Cascade des particules dans les jets: origines leptoniques ou hadroniques ?

Sursauts Gamma(1) • Deux classes: – sursauts Longs (~ 20 s) effondrement d’étoiles massives en trou noir – sursauts courts(100 ms-1 s ), coalescence de système binaire étoiles à neutrons ou système étoile à neutron-trou noir? • Afterglows Éjection relativiste Beppo. Sax +8 heures +3 jours Trou noir accrétant Rayons X

Sursauts Gamma(2) INTEGRAL • Source multi-messagers – Grand facteur de Lorentz (>100) • • gamma de plus de 10 Ge. V protons de 1021 e. V neutrinos de 1014 e. V rayonnement gravitationnel (sursauts courts) • Liens avec la cosmologie – Les galaxies hôtes des sursauts gamma représentent un échantillon de galaxies à grand z • Nécessite d’un système d’alerte (HETE-2, INTEGRAL) bientôt SWIFT

Recherche de matière noire indirecte • Annihilations du neutralino le plus léger + Z , (1 st loop) Visibles via : e+, p, , D, • Flux dépendent de paramètres SUSY & Astrophysiques prod < v> 2/m 2 g(propagation)

EGRET data Mχ =80. 3 Ge. V A. Morselli, A. Lionetto, A. Cesarini, F. Fucito, P. Ullio, astro-ph/0211327, astro-ph/0305075 GLAST 2 ans de prises de données - , : ® Centre de la galaxie ® Sources extragalactiques (Galprop)

e+, p, D: ® Localement (~ système solaire) AMS 1 an m 130. 3 Ge. V AMS 1 an

Stratégie • Développer les instruments – détection des RC chargés – détection des gamma – détection des neutrinos ® Etienne Parizot ® Philippe Goret ® Paschal Coyle • Avoir la plus grande acceptance – grande couverture du ciel, – grande surface, – grande gamme dynamique

®Isabelle Grenier Discussion ®Eric Plagnol • Discipline charnière – Astrophysique – Physique des particules – Physique des plasmas et Astrophysique nucléaire • Comment mettre en place ces recherches multi messagers ?

® Etienne Parizot Rayons Chargés Du Gev à qq 100 ge. V Ballons -> expériences satellites Knee E-3 > Te. V: Télescopes aux sols

®Philippe Goret Astronomie Gamma • Grande avance – Multi longueurs d’onde: spatial ( X, Me. V, Ge. V) et terrestre (> 100 Ge. V) – En pleine évolution avec les résultats de Hess au Te. V – Majeur d’optimiser les recouvrements en énergie entre télescopes terrestres et spatiaux (20 -30 Ge. V) et de faire des observations simultanées

®Paschal Coyle Astronomie Neutrino • Plus récent – Défi technologique – très prometteur – Important de couvrir tout le ciel et d’augmenter la surface de détection