Éd. 1976L'astronomie gamma est la branche la plus récente de la recherche en astrophysique. Tout comme les rayons X, qui viennent immédiatement après eux dans la gamme électromagnétique, les rayons gamma ne peuvent être observés de la surface de la Terre, car ils sont absorbés par l'atmosphère terrestre. C'est seulement depuis le début de l'ère spatiale qu'on a pu commencer à étudier ceux qui nous viennent de l'espace cosmique.
Une étoile explose en émettant des rayons X
À l'est de la constellation d'Orion, à 4 degrés au-dessus du plan de la Galaxie, le satellite britannique Ariel 5 a détecté, en août 1975, la plus importante source de rayons X qui ait jamais été observée. En quelques jours, le rayonnement X émis par cet objet a augmenté de plus de 10 fois. Il représente 35 000 fois le rayonnement X du Soleil dans ses périodes d'activité intense, lors des éruptions chromosphériques. On a réussi à identifier la nouvelle source X avec une étoile jusqu'alors invisible qui, en quelques jours, a atteint la magnitude 12,7 dans le spectre visible. Les astrophysiciens se demandent s'il s'agit du premier stade de l'explosion d'une supernova ou d'un autre cataclysme cosmique. Les satellites artificiels, qui sont les seuls à pouvoir recueillir le rayonnement X venu de l'espace, surveillent attentivement la région d'Orion. Mais la mystérieuse étoile émet également dans le spectre radio. Aussi les radioastronomes du monde entier, et notamment en France ceux de l'observatoire de Nançay, se sont-ils mis eux aussi en alerte.
Télescope
COS-B est le fruit de la collaboration étroite de 5 laboratoires européens, un français, un allemand, un italien et deux néerlandais. Il a été satellisé sur une orbite polaire dont l'apogée se situe à 99 800 km de la Terre et le périgée seulement à 350 km. Le télescope à rayons gamma a été conçu pour identifier et mesurer les caractéristiques des photons gamma d'énergie supérieure à 20 millions d'électrons-volts.
À de telles énergies, l'interaction d'un photon gamma avec la matière produit une paire électron-positron, c'est-à-dire un électron négatif et un électron positif. Ces deux particules chargées emportent des informations sur la direction d'arrivée et sur l'énergie du photon qui leur a donné naissance.
Dans l'appareillage de COS-B, l'interaction des photons gamma avec la matière se produit dans les plaques d'une chambre à étincelles qui permet en outre de mesurer la direction des particules chargées produites lors de l'interaction. Le déclenchement de la chambre est commandé par un ensemble de compteurs sensibles aux électrons. L'énergie des électrons est mesurée dans un grand cristal d'iodure de césium qui absorbe complètement tous les électrons d'une énergie inférieure à 300 millions d'électrons-volts.
Variations
Le télescope est protégé contre tout déclenchement qui serait provoqué par les particules du rayonnement cosmique grâce à un dispositif construit par le Commissariat à l'énergie atomique. L'instant où chaque photon gamma est détecté peut être mesuré à une milliseconde près. Ainsi étudie-t-on les variations rapides d'intensité du rayonnement de certaines sources. Un récepteur de rayons X pointé dans la même direction que le télescope principal permet d'observer des émissions des mêmes objets en rayons X et en rayons gamma, et leur éventuel synchronisme. La mise en route de l'expérience en orbite s'est achevée avec succès le 12 août, avec la mise en marche de la chambre à étincelles. Les premiers photons gamma ont été détectés, transmis au sol et analysés dès le lendemain. Puis l'observatoire a été pointé pendant un mois sur la célèbre nébuleuse du Crabe, vestige de l'explosion d'une supernova en l'an 1052.
En un mois environ, l'observatoire COS-B a enregistré environ 1 000 émissions gamma provenant de cet objet, ce qui représente environ 10 fois plus que toutes les expériences réalisées jusqu'ici dans le monde. On espère comprendre ainsi les processus d'émission de ces rayons, probablement liés à l'accélération d'électrons par le pulsar situé au centre de la nébuleuse.