EUSO ou l'observatoire spatial de l'univers extrême est une mission sur la future Station Spatiale Habitée pour explorer le domaine des processus d'énergies les plus élevées se produisant dans l'univers à l'intérieur de ses frontières accessibles. Le but est de détecter les rayons cosmiques et les neutrinos de très grande énergie (E>5x10¹⁹ eV), par la traînée fluorescente produite lorsque ces particules entrent dans l'atmosphère terrestre.

EUSO a juste reçu l'approbation combinée du SPC (le Comité de Programme Scientifique) et du PB-MS (Pannel des Programmes Spatiaux Habités) de l'Esa (Agence Spatiale Européenne) pour que l'étude de la " PHASE A " soit terminée en juin 2002.

EUSO sera à bord de l'ISS, la Station Spatiale Internationale, pendant trois ans à partir de mi 2007. EUSO est un effort de collaboration entre des groupes de recherche venant d'Europe, du Japon et des Etats-Unis, présidés par Livio Scarsi d'IFCAI, Istituto de Fisica Cosmica & Informatica de Palermo University et CNR. La réunion pour le rapport de préparation de l'étude de Phase A a eu lieu en Decembre 2000 dans le cadre de l'Ecole Chalonge . En France, les participants et les proposants d'EUSO sont l'Observatoire De Paris, l'université de Paris VI et VII, le CEA, le Collège De France, et le LAPP-Annecy.

Pour en savoir plus

Le rayonnement cosmique d'énergie extrême (EECR) avec des énergies > 10 ²⁰ eV peut être considéré comme le " rayonnement de particules " complétant le rayonnement électromagnétique, de l'astronomie conventionnelle. Les EECRs nous présentent le défi de comprendre leur origine en liaison avec la physique fondamentale, la cosmologie et l'astrophysique. Les caractéristiques principales de ce rayonnement sont:

• le changement de l'indice spectral au "coude" de 5 x 10 ¹⁸ eV. Ceci pourrait correspondre à: soit un changement du mécanisme de production dans les sources initiales; soit un changement de la composition en éléments primaires liée à une région différente de confinement; ou un changement du processus d'interaction dans la première collision induisant les traînées dans l'atmosphère.
• évidence de l'existence des rayons cosmiques (RC) avec une l'énergie > 10 ²⁰ eV.
• du point de vue de la physique des astroparticules, les EECRs ont des énergies seulement quelques ordres de grandeur en-dessous de l'énergie de grande unification (10 ²⁴ -10 ²⁵ eV), bien que toujours loin de la masse de Planck de 10 ²⁸ eV.

Quelle est l'énergie maximum des rayons cosmiques, s'il existe une limite?

On a proposé deux mécanismes généraux de prodution pour le rayonnement cosmique d'énergie extrême (EECR):

• " bottom-up ", avec une accélération des particules dans des processus à évolution rapide, comme les sursauts gamma (GRBs). L'observation de la direction d'arrivée et la coïncidence de temps entre les neutrinos d'extrême énergie et les rayonnements transitoires optiques ou radio, pourra fournir une identification cruciale des sources d'EECR, ainsi qu'un test unique du principe de relativité.
• processus " top-down " avec cascade de particules ultra-hautes d'énergie à partir de la désintégration des défauts topologiques(TD); ceux-ci sont prédits comme les restes fossiles de la phase Grande Unification. Ce sont les cordes cosmiques, les monopoles, les murs, les filaments et autres textures cosmiques. A l'intérieur d'un défaut topologique les vestiges du l'univers jeune peuvent être préservés jusqu'à aujourd'hui. Ces défauts topologiques pourraient produire des particules très lourdes (X-particules) qui se désintègrent en particules d'ultra-haute énergie. Les reliques d'une phase inflationniste tôt dans l'histoire de l'univers peuvent également mener à la production de particules d'extrême énergie (EE). Ces particules peuvent survivre aujourd'hui sous forme de matière noire. Leur désintégration peut donner des rayons cosmiques de haute énergie par l'émission de hadrons et de photons ou par la production de neutrinos d'EE. Les observations de ces neutrinos peuvent nous renseigner sur la matière noire de l'univers aussi bien que sur l'inflation.

Contact: Norma Sanchez (Département DEMIRM, Observatoire de Paris)