Télescope gamma à imagerie Tcherenkov atmosphérique

Un télescope à imagerie Čerenkov atmosphérique consiste en un télescope de type réflecteur optique équipé d'une caméra ultra rapide capable de détecter le rayonnement Čerenkov émis par les rayons cosmiques dans l'atmosphère.

L'entrée d'un rayon cosmique de haute énergie (> GeV) dans l'atmosphère terrestre provoque une gerbe de particules dont la vitesse est supérieure à celle de la lumière dans l'atmosphère, ce qui provoque un rayonnement bleuté (et ultra violet) par effet Čerenkov. Cette lumière bleutée se propage en formant un cône autour de la direction de la particule qui la provoque. Le nombre de photons Čerenkov diminue rapidement lorsqu'on s'éloigne de l'axe de la trajectoire de la particule. D'autre part, la grande énergie du rayon cosmique incident fait que les particules de la gerbe qu'il provoque sont groupées. Toute la lumière Čerenkov émise par la gerbe arrive donc au niveau du sol regroupée dans un 10 ns (un 100-millionième de seconde) sur un disque de seulement 250 m de diamètre environ. Le réflecteur optique du télescope à imagerie Čerenkov atmosphérique collecte cette lumière au niveau du sol et la focalise sur la caméra. Une analyse de la forme de l'image obtenue permet de déterminer la direction incidente et l'énergie du rayon cosmique ainsi que de distinguer la nature du rayon cosmique. La résolution angulaire de la camera (~0,1 degrés) permet de visualiser la forme de la gerbe atmosphérique induite par un rayon cosmique. On parle d'imagerie puisque qu'on obtient l'image d'une gerbe.

Cette technique est en particulier utilisée pour la détection des rayons gamma de haute énergie, qui produisent des gerbes purement électromagnétiques qui sont fines et symétriques. Les noyaux atomiques interagissent de façon hadronique avec l'atmosphère et produisent des gerbes plus éclatées et dissymétriques.

Astronomie gamma de très haute énergie

La technique d'imagerie Čerenkov atmosphérique a permis le développement d'une nouvelle astronomie gamma aux énergies supérieures a 100 GeV. Le télescope pionnier est le télescope de 10 m de l'observatoire Whipple qui détecta pour la première fois une source gamma (la Nébuleuse du Crabe) dans ce domaine d'énergie. A l'heure actuelle (2009), près d'une centaine de sources ont été mises en évidence grâce à cette technique. Les principaux observatoires sont le projet américain VERITAS et les projets européens HESS et MAGIC.

Voir aussi

• Astronomie gamma
• Observatoire astronomique
• (en) Extensive Air Shower
• HESS ; MAGIC ; VERITAS

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