L’ALUMINIUM DANS LA VOIE LACTEE

L’astronomie gamma

Plan Les grands traits de

l’astronomie gamma Le domaine gamma Les télescopes gamma

l’Aluminium 26 dans la voie lactée

Les processus nucléaires d’émission La désintégration de radionucléides cosmiques: la

décroissance de l’aluminium Les sites de nucléosynthèse de l’aluminium Répartition dans la galaxie des sources d’aluminium

Historique

1900 : P. Villard, Découverte des rayons gamma 1958 : Ph. Morrison : Prédictions 1958 : Peterson & Winckler détection de la

première raie gamma lors de l’éruption solaire 1968 : OSO-3 Raie gamma de haute énergie dans

la galaxie 1979 : HEAO-3 découverte de Al26 de notre galaxie 2002 : La mission « INTEGRAL »

L’astronomie gamma comme un diagnostique pour détecter les sites cosmiques aux abondances isotopiques.

Les grands traits de l’astronomie gamma

Une atmosphère terrestre opaque Des longueurs d’onde inférieures aux

distances inter-atomiques Des quantas peu nombreux mais très

énergétiques Un bruit de fond nuisible

Le domaine gamma

Aspect corpusculaire des photons gamma Découpage des domaines: Gamma E>30KeV Trois bandes spectrales :10MeV, GeV, N proportionnel à E puissance (- α)

g

Collecter des photons gamma par:

Réflexion

Rayon X ▬► Rayon gamma

combinaison de miroir à incidence rasanteE= К.f/D

D=1m, f=10m ▬► E=10 KeV

Accroître la réflectivité : revêtement des surfaces multicouches

.

Diffraction Diffraction de Laue

Loi de Bragg:

Sinθ= nλ/2d

Germanium d=5.65A

λ= 2.43 10(-2) E=511KeV

θ=0.12°

Localiser les sources des photons gamma

CollimateursBasses énergies, effet photoélectrique est dominant

tanθ=d/2HMultiplier les éléments, réduire θ

Dispositifs à ouverture codée

tanθ=d/H

H=10m, d= qqu. mm

Précision qqu. min d’arc

Mesurer le bruit de fond

Image

Courbe de lumière

Spectre

Mécanismes d’émission des Rayons gamma cosmiques

Eléctromagnétiques

Le BermsstrahlungEffet Compton inverse Rayonnement synchrotronPar rayon de courbure

Annihilation et décroissance de particules

Annihilation matière antimatière Annihilation électron positon Annihilation proton antiproton Décroissance des particules issues des interactions de rayon cosmique

Nucléaires

désintégration et désexcitation capture de neutron collision de noyaux

Capture de neutron

Désintégration des noyaux instables

Désexcitation des noyaux atomiques

Synthèse des radionucléides

Désintégration dans des milieux transparents

Processus de perte de masse Transfert de matière entre les étoiles binaires Les vents stellaires: dans les étoiles de type solaire de la

séquence principale (m>40Ms)/ 10-9 à -5 Ms par an

Soleil: 10-14 Ms V= 400 km/s

Wolf Rayet : 10-5 Ms V=3000 km/s

*Processus long, seul les radionucléides à longue durée de vie sont observables

. les phases explosives de l’évolution stellaire

*dans le cas des supernova type II & Ib, les radionucléides à très courte durée de vie ne sont pas observables

*Par contre ces radionucléides sont observable dans le cas des novas et des supernovas type Ia

Raies gamma issues des désintégrations

de radionucléides cosmiques

.

Mécanisme de nucléosynthèse : capture de proton par un noyau de Mg25

Observable car il a une longue durée de vie

Site de nucléosynthèse de l’aluminium 26

les milieux riches en noyaux de Mg et en protons, portés à très haute température pour favoriser les réactions Mg(p,G)Al26

Wolf – Rayet:

2-3 Ms / million d’années

Étoiles sur la branche asymptotiques des géantes rouges:

AGB de petite masse: résultent de l’évolution d’étoile de masse: 1 ou 3à 4 Ms: peu d’aluminium injecté

AGB massive: résultent de l’évolution des étoile de masse 4 à 5 Ms : 3. 10(-5) Ms / an

. Novas :

10(-6) à 10(-7) Ms / an

Supernova:

2.5 supernovas / siècle relâchant en moyenne 8. 10 (-5) Ms

Répartition des sources d’aluminium