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Des astronomes localisent la source extragalactique d’une “particule fantôme”

Capture vidéo tirée de la chaîne YouTube NASA Goddard

Il y a environ 3,7 milliards d’années, alors que la vie commençait tout juste à prendre racine, un neutrino (ou particule fantôme) voyageait en même temps dans l’espace en direction de la Terre. Détectée en Antarctique, des astronomes ont pu remonter jusqu’à son point d’origine, confirmant ainsi la source de neutrinos la plus lointaine jamais identifiée.

Les neutrinos sont très communs et il y en a des milliards qui traversent votre corps en ce moment même. Sans charge électrique et presque sans masse, ils n’interagissent que très rarement avec la matière normale et ils sont ainsi très difficile à détecter, c’est pourquoi ces particules sont dites “fantômes”. Leur origine exacte est un mystère cosmologique de longue date, mais les scientifiques soupçonnent qu’ils se sont formés lors d’événements cataclysmiques comme des fusions de galaxies ou des trous noirs supermassifs dévorant la matière.

Puisque les neutrinos ne sont pas affectés par les champs magnétiques des objets, leur chemin à travers l’espace est plus ou moins parfaitement droit sauf exception (rappelons que la matière est constituée à plus de 99,9% de vide). Partant de ce principe, les astronomes sont donc revenus en arrière à partir d’une détection de neutrinos pour déterminer leur origine.

Le 22 septembre 2017, un neutrino de haute énergie était capté par l’observatoire IceCube, situé près du pôle Sud. L’installation détecte les neutrinos lorsqu’ils entrent en collision avec des molécules d’eau dans la glace antarctique, produisant ainsi un éclair de lumière. Ce neutrino particulier aurait ici atteint l’énergie d’environ 300 trillions d’électron-volts, il vient donc de très loin, et serait vraisemblablement originaire de l’extérieur de la Voie Lactée. En faisant “marche arrière”, les chercheurs ont ainsi pu localiser la zone d’où provenait le neutrino. Ils ont ensuite envoyé une alerte aux observatoires du monde entier pour rechercher un événement qui aurait pu mener à la formation de cette particule dans cette portion du ciel.

Le télescope à grande surface de Fermi (LAT) a effectivement observé une grande émission de rayons gamma provenant de cette région du ciel. Le coupable semble avoir été un blazar, une galaxie active avec un trou noir supermassif en son centre qui envoie un jet lumineux de particules se précipitant vers la Terre. Ce blazar particulier connu sous le nom de TXS 0506 présentait un pic d’activité au moment où la particule fut émise.

Un blazar identifié comme une source de neutrinos détectés en Antarctique (Crédits : IceCube / NASA)

Après cette dernière observation, l’équipe d’IceCube est revenue sur des données d’archives et a découvert plus d’une douzaine de détections de neutrinos en 2014 et 2015 qui pointaient également vers ce même blazar.

On notera par ailleurs l’essor de l’astronomie dite multimessager dans laquelle les événements cosmiques sont observés dans toutes les longueurs d’onde. De telles analyses sont aujourd’hui possibles en faisant coopérer un maximum d’instruments indépendants au sein d’un même réseau. Dès qu’un événement suspect est isolé, l’alerte est donnée et tout le monde peut braquer son télescope dans la même direction. C’est ainsi, en autres, que nous aurons une meilleure connaissance de notre univers.

En vidéo (anglais) :

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