©Fundación Occident y Instituto de Astrofísica de Canarias
Astrophysicienne, directrice de recherche au LP2I Bordeaux (CNRS / Université de Bordeaux), Marianne Lemoine perce les mystères des rayons cosmiques, ces particules ultra-énergétiques – principalement des protons – qui sillonnent l’Univers à des vitesses proches de celle de la lumière. Pour ce faire, elle étudie par le biais de grands télescopes spatiaux et terrestres le rayonnement gamma émis par ces particules lorsqu’elles sont propulsées à travers le cosmos par des accélérateurs cosmiques d’une puissance inouïe. Pulsars, explosions d’étoiles… les méthodes d’analyse développées par Marianne Lemoine permettent d’identifier ces accélérateurs de particules à partir de vastes ensembles de données expérimentales. Un parcours jalonné de découvertes et de défis technologiques auprès de collaborations internationales telles que H.E.S.S. ou Fermi, au plus près de l’Univers des très hautes énergies, qui lui vaut aujourd’hui la médaille d’argent du CNRS.
Il suffit parfois d’une rencontre pour susciter une vocation. Dans le cas de Marianne Lemoine, cette rencontre a pris le visage de Bernard Degrange, directeur de recherches au CNRS : « En Master à Centrale Paris, je m’étais orientée vers une spécialisation en physique des plasmas. Bernard, en me présentant ses recherches, a attisé ma curiosité pour ce domaine qui m’était parfaitement étranger, les rayonnements gamma. C’est ainsi que l’idée a germé ». Il lui propose un stage, puis une thèse : la voilà plongée dans la physique des hautes énergies et dans l’aventure de H.E.S.S., un réseau de télescopes dédié à l’étude des rayons gamma, au cœur du désert namibien.
Le moment est idéal. Au début des années 2000, alors que Marianne Lemoine débute sa thèse, l’installation progressive des télescopes H.E.S.S. en Namibie est en pleine activité. « On arrivait dans une période incroyablement excitante », se souvient-elle. Le ciel gamma, jusque-là presque désert, se peuple soudain de sources nouvelles : en quelques mois, on passe d’une dizaine de sources connues à une soixantaine. Durant sa thèse, l’équipe observe même les premiers signaux gamma issus de vestiges de supernovæ, ces coquilles de matière en expansion laissées par l’explosion d’une étoile. « On ne pensait pas que H.E.S.S. aurait la sensibilité pour tracer l’onde de choc qui accélère les particules. Cette première observation nous a pris de court, et a participé à orienter mes recherches vers les vestiges de supernovæ. »
Après sa thèse, Marianne Lemoine rejoint Bordeaux pour participer à une autre aventure scientifique : le satellite gamma GLAST, de la NASA, qui sera lancé en 2008 sous le nom de Fermi. Le satellite promet à la communauté des observations de rayons gamma de plus basse énergie permettant d’identifier la nature des particules accélérées, là où H.E.S.S., sensible aux plus hautes énergies, permet de contraindre la puissance maximale des accélérateurs cosmiques. Là encore, le timing est parfait. « Je me rappellerai toujours du lancement de Fermi. On avait invité tout le laboratoire pour regarder la retransmission », raconte-t-elle en riant. « Un léger décalage entre l’image et le son nous a fait croire à un problème. La fusée décollait avant la fin du décompte ! » Mais plus de peur que de mal : quelques semaines plus tard, la collaboration publiait la première carte du ciel gamma obtenue par le satellite.