La revue Galaxies a publié le 22 février 2022 un article de revue de Jonathan Biteau (IJCLab) et Manuel Meyer (Univ. de Hambourg) qui décrit les progrès réalisés pour contraindre la propagation, à échelle cosmologique, des rayons gamma au TeV. Des découvertes remarquables ont déjà été faites avec les données de HESS, MAGIC, VERITAS combinées avec celles de Fermi-LAT, ce qui est de bonne augure pour l’avenir avec CTA.
Chapô
La propagation des rayons gamma sur des distances cosmologiques fait l’objet de nombreuses recherches théoriques et observationnelles aux énergies du GeV et du TeV. Le libre parcours moyen des rayons gamma dans la toile cosmique est limité au-dessus de 100 GeV en raison de la production d’électrons et de positrons sur les fonds optique et infrarouge cosmiques. Les électrons et positrons se refroidissent dans le milieu intergalactique en dérivant dans ses champs magnétiques, ce qui pourrait provoquer soit son échauffement global, soit la production de rayons gamma secondaires de plus faible énergie. La distribution d’énergie des rayons gamma survivant au voyage cosmologique porte des caractéristiques d’absorption qu’on observe aujourd’hui. Ces observations permettent d’évaluer l’émissivité de la matière baryonique au fil du temps cosmique, contraignent l’échelle de distance de la cosmologie ΛCDM et limitent les altérations de la section efficace d’interaction. Des contraintes concurrentielles sont notamment placées sur l’histoire cosmique de formation d’étoiles ainsi que sur les phénomènes attendus de la gravité quantique et de la théorie des cordes, comme le couplage à d’hypothétiques particules de type axionique ou la violation de l’invariance de Lorentz. Les avancées théoriques et observationnelles récentes offrent un aperçu du chemin multi-longueurs d’onde et multi-messagers que la nouvelle génération d’observatoires gamma est sur le point d’ouvrir.