Gamma rays as probes of the Universe

La propagation des photons γ sur de très grandes distances nous permet de sonder le milieu intergalactique et fournit des tests de physique fondamentale. Au cours de leur chemin vers la Terre, ceux-ci peuvent s'annihiler avec les photons infrarouges et optiques du milieu intergalactique, produisant ainsi des paires e+e−. L'absorption des photons γ émis par des sources extragalactiques à différentes distances permet de mesurer ce fond diffus, par ailleurs très mal connu par des mesures directes en raison des importants rayonnements d'avant-plan dus à la Galaxie. La propagation des photons γ peut aussi être affectée par de nouveaux phénomènes prédits par des extensions du modèle standard de la physique des particules. L'invariance de Lorentz est violée dans certains modèles de gravité quantique où la vitesse de la lumière dans le vide varie avec l'énergie du photon γ. Les mesures différentielles de temps de vol sur les sursauts γ et sur les éruptions de noyaux actifs de galaxie ont permis d'obtenir des bornes inférieures sur l'échelle d'énergie de la gravité quantique. Un autre effet pouvant affecter la propagation des photons γ est prédit par des modèles de la théorie des cordes. Il s'agit du mélange quantique entre le photon et une particule légère de type « axion », qui n'interagit pas avec les photons infrarouge et optiques. En diminuant dans les spectres l'empreinte de l'absorption par le fond diffus, ce mélange rendrait l'Univers plus transparent que prévu aux photons γ. L'article présente l'état actuel des recherches sur l'ensemble de ces phénomènes en astronomie γ