Par Antonio Condorelli a, Jonathan Biteau a,b, Remi Adam c
a Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
b Institut universitaire de France (IUF)
c Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange, France
Description par l’auteur sur la chaîne Youtube de l’AAS
Ce travail publié dans The Astrophysical Journal vise à étudier le rôle des amas de galaxies dans le domaine émergent de l’astronomie des rayons cosmiques d’ultra-haute énergie (UHECR). Les amas de galaxies sont les plus grands objets de l’univers maintenus par auto-gravitation. La majeure partie de leur contenu baryonique est constituée d’un plasma diffus magnétisé. Nous étudions l’impact d’un tel environnement magnétisé sur la propagation des UHECRs. Le milieu intra-amas est décrit selon l’hypothèse auto-similaire, dans laquelle les profils de densité et de pression du gaz sont entièrement déterminés par la masse de l’amas et le redshift. Le champ magnétique est mis à l’échelle des composantes thermiques du milieu intra-amas selon différentes hypothèses. Nous modélisons la propagation des UHECRs dans le milieu intra-amas en utilisant une version modifiée du code Monte Carlo appelé SimProp, où les processus hadroniques et la diffusion dans le champ magnétique turbulent sont implémentés. Nous fournissons une paramétrisation universelle qui approxime les flux d’UHECR s’échappant des amas en fonction des quantités les plus pertinentes, telles que la masse de l’amas et la nature des particules accélérées. Sur la base de nos résultats, nous ne devrions pas observer de noyaux d’ultra-haute énergie provenant des régions internes des amas de galaxies massifs au-dessus de l’énergie de la cheville. Cela inclut en particulier l’amas de la Vierge, l’amas de galaxies le plus proche de nous (𝑑 ≃ 16 Mpc, 𝑀 ≃ 1.2-1014 𝑀ⵙ). Le résultat de notre travail réduit les divergences entre les meilleurs modèles de directions d’arrivée et les données. Ce travail justifie en particulier l’absence de noyaux d’ultra-haute énergie dans les directions des amas de galaxies et suggère des voies intéressantes pour étudier les anisotropies de composition.