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© HESS coll.

L'instrument Hess, en Namibie.

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C'est l'une des grandes énigmes du cosmos. Un mystère si épais qu'il a nécessité la mise au point durant sept ans par une centaine de chercheurs d'un instrument d'un genre entièrement nouveau. Avec ses quatre télescopes de 12 mètres disposés sur les coins d'un carré de 120 mètres de côté, le détecteur Hess (High Energy Stereoscopic System), installé sur le site de Khomas Highland en Namibie est en effet dédié à l'une des plus étranges manifestations de la nature : les rayons gamma de très hautes énergies.

Un peu plus de deux ans après sa mise en service en décembre 2004, la moisson de renseignements recueillie grâce à ce « système stéréoscopique »¹ est telle que la collaboration internationale de neuf pays, impliquant l'IN2P3 et l'Insu du CNRS, qui l'a conçu, construit et exploité, vient de recevoir une formidable distinction : le prix Descartes, l'une des plus hautes récompenses de la science européenne !

Par définition, les « rayons gamma » occupent la partie la plus extrême du spectre de la lumière, celle située au-delà de l'ultraviolet et des rayons X. Depuis les années cinquante, les scientifiques savent que des photons – des particules de lumière – nous parviennent de l'espace à ces longueurs d'onde à un rythme de un par mètre carré et par mois. Les plus « durs » de ces rayons gamma – pouvant atteindre les millions de millions d'électronvolts – laissent les astrophysiciens perplexes : alors que la plupart des radiations nous arrivant sur Terre ont en principe été créées au départ par des objets chauds (comme des étoiles, par exemple…), leurs calculs montrent qu'aucun corps de l'Univers n'a une température suffisante pour les générer. D'où viennent-ils ? Les scientifiques pensent que ces rayonnements ont été produits sans apport de chaleur par des flux de particules fortement accélérées. Mais quels fantastiques objets cosmiques émettent ces flots de corpuscules véloces ?

Répondre à ces questions est l'objectif de Hess. Installé en Namibie, à une latitude lui permettant de scruter idéalement la Voie lactée, cet observatoire d'un genre spécial – qui a pour mission d'enrichir le catalogue de sources gamma connues – est une sorte de synthèse de tous les instruments qui l'ont précédé. Et de deux d'entre eux en particulier : la caméra ultrarapide de très haute définition du télescope français CAT (Cherenkov Array at Themis, CNRS / CEA) de Font-Romeu et le télescope stéréoscopique germano-espagnol Hegra (High Energy Gamma Ray Astronomy) des îles Canaries. Imaginée dès 1997, l'installation n'a pas pour vocation de détecter directement les « rayons gamma » (ceux-ci n'atteignent pas le sol). Mais de repérer les cascades de particules que ceux-ci déclenchent lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère.

En analysant tout au long de l'année les infimes traces lumineuses produites dans l'air nocturne par les pluies de corpuscules, Hess peut en effet d'abord établir si certaines d'entre elles ont été provoquées par des photons gamma. Puis reconstituer la trajectoire de ces grains de lumière pour enfin retrouver la région du ciel d'où ils viennent. Une information essentielle à l'identification des sources à l'origine de ce rayonnement.Bien qu'il soit financé pour trois quarts par l'Institut Max Planck et pour un quart par le CNRS, le dispositif Hess, de dix millions d'euros, n'est pas une machine franco-allemande. Outre des scientifiques, des techniciens et des entrepreneurs namibiens, le projet associe, en effet, des équipes tchèque, arménienne, britannique, irlandaise, polonaise et sud-africaine. Une forme de collaboration transnationale qui explique peut-être le bond de géant qu'a effectué la recherche du domaine depuis la mise en service de l'instrument. Grâce à celui-ci en effet, le nombre de sources « gamma » répertoriées dans et hors de notre galaxie est passé en un peu plus de deux ans de cinq à peine à quarante aujourd'hui, donnant lieu à une quarantaine de publications, dont six dans les prestigieuses revues Science et Nature. À l'actif de Hess, plusieurs grandes « premières » comme l'image, par le biais de son rayonnement « gamma », d'un vestige de supernova, la cartographie complète des sources gamma de la région centrale de notre galaxie ou encore la découverte de l'émission gamma d'un système binaire comportant une étoile massive et un trou noir ou une étoile à neutrons. Des résultats si impressionnants qu'ils ont convaincu le 7 mars dernier le jury de la Commission européenne d'attribuer à la collaboration d'une centaine de spécialistes travaillant sur la machine le prix Descartes, qui récompense chaque année des recherches « transnationales ». De quoi conforter les chercheurs dans leur décision d'aller plus loin en rajoutant dès 2008 à leur instrument un cinquième télescope de 28 mètres qui augmentera sa sensibilité. Ceci avant l'étape ultime : le déploiement à partir de 2010 de CTA (Cherenkov Telescope Array), un réseau de plusieurs dizaines de télescopes tout entier dédié à la traque des « rayons gamma ».

Vahé Ter Minassian