Unveiling Galactic cosmic-ray accelerators with gamma-ray observations: their relation to supernova remnants

Depuis leur decouverte, un debat sans fin s'anime autour de l'origine des rayons cosmiques, les vestiges de supernovae etant souvent cites comme etant les meilleurs candidats pour leur acceleration dans la Galaxie. Apres un chapitre resumant mon parcours puis une introduction au domaine, les deux chapitres suivants de ce memoire resument les observations en rayons gamma du Large Area Telescope (LAT) a bord du satellite Fermi et du High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) pour deux types de vestiges de supernovae: les vestiges de supernovae jeunes supposes etre des accelerateurs efficaces, et les vestiges evolues pour lesquels des signes clairs d'acceleration de protons ont ete obtenus. Ces chapitres demontrent que les vestiges de supernovae sont capables d'accelerer des particules (electrons et protons) a tres haute energie par acceleration diffusive par onde de choc. Des preuves de l'acceleration de protons sont visibles dans plusieurs cas: les vestiges de supernovae historiques Cassiopeia A et Tycho, de meme que Puppis A et les vestiges evolues W44, IC 443, W51C et W49B. Dans tous les cas etudies, l'environnement dans lequel le vestige evolue est l'element cle gouvernant le spectre gamma observe ainsi que la fraction de particules accelerees. En parallele, la sensibilite accrue des detecteurs actuels nous a permis d'entrer dans une ere de catalogues, revelant ainsi differentes classes de sources astrophysiques contribuant potentiellement au spectre du rayonnement cosmique, telles que les nebuleuses de pulsar, les nuages moleculaires, les regions de formation d'etoiles et meme un premier PeVatron au centre Galactique. C'est l'objet du cinquieme chapitre qui decrit egalement les recherches recentes de nebuleuses de pulsars et de sources etendues dans la Galaxie avec le LAT. Quelques perspectives instrumentales et observationnelles sont enfin proposees dans le dernier chapitre. Ce manuscrit n'est ni une liste exhaustive de tous les resultats du domaine, ni une liste complete des travaux et publications que j'ai menes mais plutot un melange entre les deux.