Dans une région de l’espace située juste en dehors du champ magnétique terrestre, la NASA a détecté des électrons allant presque à la vitesse de la lumière, mais personne n’est capable d’expliquer ce phénomène pour le moment.

Notre compréhension actuelle de la physique des particules nous indique que ce type d’accélération devrait en théorie être impossible. Les physiciens tentent donc de comprendre quel type de force pourrait pousser ces électrons à aller à de telles vitesses. « C’est un cas déroutant car nous constatons des électrons là où nous ne pensions pas en trouver (…) et aucun modèle physique ne convient (pour l’expliquer) », explique l’un des chercheurs, David Sibeck du NASA Goddard Space Flight Center. « Il y a un vrai trou dans l’ensemble de nos connaissances. Il manque quelque chose de fondamental », ajoute-t-il.

Les électrons mesurés à haute vitesse, ont été détectés par la mission THEMIS de la NASA. Dans le cadre de cette mission, il a été envoyé cinq satellites en orbite terrestre afin d’observer comment le champ magnétique protecteur de la planète capte et libère les vents solaires ainsi que le rayonnement cosmique. L’objectif principal de ces satellites était d’aider les scientifiques à comprendre ce qui déclenche des tempêtes géomagnétiques (pouvant causer des ravages au sein des systèmes de communication terrestres par exemple), mais une fois que ces derniers ont atteint la région limite la plus éloignée, soit juste à l’extérieur du champ magnétique terrestre, une toute nouvelle série de questions a alors vu le jour.

En effet, des électrons de haute énergie sont constamment propulsés par le Soleil vers la Terre, mais ils sont déviés par notre champ magnétique avant qu’ils ne puissent devenir une menace. Lorsque cette interaction se produit, les électrons rencontrent la couche la plus externe de la magnétosphère terrestre (appelée l’arc de choc). Son champ magnétique les ralentit, déviant donc la plupart des électrons vers l’espace. Cependant, certains d’entre eux seront réfléchis vers le Soleil, formant une sorte de bande d’électrons super-rapides à haute énergie, juste à l’extérieur de la magnétosphère.

Les scientifiques ont supposé pendant des décennies que ces électrons obtiennent leur énergie et leur vitesse du fait d’avoir rebondi sur l’arc de choc. Les physiciens pensaient qu’à chaque fois que ces particules entraient en collision avec notre bouclier magnétique, elles auraient donc de plus en plus d’énergie et seraient donc presque capables d’accélérer à la vitesse de la lumière.

Mais les nouvelles observations des satellites THEMIS ont révélé que les électrons pouvaient également gagner de l’énergie et de la vitesse grâce à l’activité électromagnétique dans la région se situant en dehors de la magnétosphère, et personne ne sait comment l’expliquer. En fait, on dirait que ces électrons n’ont même pas atteint l’arc de choc. « Les électrons ne pouvaient pas provenir de l’arc de choc, comme on le pensait auparavant », explique la NASA. « Si les électrons étaient accélérés grâce à l’arc de choc, ils auraient une direction différente et s’éloigneraient de l’arc de choc dans une petite région spécifique », ajoute la NASA.

Mais l’équipe a constaté que les électrons se déplaçaient dans toutes les directions (et non uniquement le long du champ magnétique) et donc que l’arc de choc ne pouvait représenter qu’environ un dixième de la source d’énergie de ces électrons. « Ces résultats peuvent changer les théories actuelles acceptées sur la manière dont les électrons peuvent être accélérés, non seulement concernant les chocs situés près de la Terre, mais également dans tout l’Univers », annonce la NASA.

Maintenant, les chercheurs souhaitent analyser plus de données récoltées par les satellites THEMIS afin de comprendre exactement comment ces électrons ont pu accélérer à de telles vitesses. « Il semblerait que ce soit l’oeuvre de choses incroyablement petites (qui provoquent cela), parce que des éléments à grande échelle ne peuvent tout simplement pas l’expliquer », précise Lynn Wilson, une scientifique de l’équipe.

Sources : Physical Review LettersPhysOrg, NASA (Themis)

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