Des neutrinos de haute énergie détectés sur Terre, potentiellement issus de Shadow Blaster.

Des astronomes ont réussi à tracer un neutrino de haute énergie jusqu’à une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles dans l’univers primordial. Si cette hypothèse est confirmée, cela suggérerait que les trous noirs supermassifs ne sont pas les seules sources de ces particules énergétiques et insaisissables.

Les neutrinos, particules élémentaires presque sans masse et électriquement neutres, interagissent très peu avec la matière, rendant leur détection difficile malgré leur grande abondance. Lorsqu’un neutrino entre en collision avec un noyau atomique, il produit un muon, qui, en se déplaçant dans un milieu tel que l’air, l’eau ou la glace, génère une petite lueur bleue connue sous le nom de radiation de Cherenkov.

Les 5 160 détecteurs sensibles à la lumière de l’observatoire IceCube, situé au pôle Sud, enregistrent régulièrement ces éclats lumineux dans un kilomètre cube de glace. Grâce à ces données, les astronomes peuvent déterminer la direction d’origine du neutrino avec une précision de quelques degrés.

Le 22 septembre 2021, IceCube a enregistré un neutrino (IC210922A) avec une énergie estimée à 750 téraélectronvolts (750 TeV), soit plus de 100 fois l’énergie maximale produite par nos plus grands accélérateurs de particules. L’analyse des données d’IceCube a permis d’identifier la source du neutrino, qui provient d’un point dans le nord d’Éridan.

Bien que certains neutrinos de haute énergie aient été précédemment attribués à des noyaux galactiques actifs, aucune observation de contrepartie n’a été détectée pour IC210922A, ni en lumière visible ni en rayons X. En revanche, une équipe d’astronomes taïwanais, dirigée par Yuji Urata (MITOS Science) et Kuiyun Huang (Chung Yuan Christian University), a identifié une source d’ondes radio submillimétriques dans la même direction que celle du neutrino, à partir de données collectées par le télescope James Clerk Maxwell à Maunakea, Hawaï.

Récemment, dans un article publié dans Nature Astronomy, l’équipe a présenté des observations détaillées effectuées avec l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) concernant cette source submillimétrique. Il s’avère que cette source est une galaxie poussiéreuse en formation d’étoiles, amplifiée par la gravité d’une galaxie plus proche au premier plan, et dont la lumière met 11 milliards d’années à nous parvenir.

Les données d’ALMA indiquent que la galaxie possède un noyau compact, renfermant d’énormes quantités de gaz dans une région d’environ 1 500 années-lumière de diamètre. Selon les astronomes, cette région de formation d’étoiles, violente mais obscurcie, est probablement la source du neutrino IC210922A, et elle a été surnommée « Shadow Blaster ».

Des experts, comme Jacco Vink de l’Université d’Amsterdam, estiment que cette étude constitue un bon argument pour cette identification. Les particules chargées produites par les explosions de supernovae génèrent des neutrinos lors de collisions avec des atomes de gaz. Dans une galaxie en formation d’étoiles, les champs magnétiques forts et complexes peuvent piéger ces particules chargées, augmentant ainsi la probabilité de collisions plutôt que d’échappement. Cependant, les neutrinos de haute énergie produits lors de ces collisions peuvent s’échapper et atteindre la Terre.

Il reste toutefois à déterminer si la coïncidence entre le point d’origine du neutrino et la galaxie distante est réellement significative. Les auteurs estiment qu’il existe une probabilité de 1 % pour qu’une galaxie poussiéreuse s’aligne par pur hasard avec la source du neutrino.

Si « Shadow Blaster » est effectivement la source d’IC210922A, Urata, Huang et leurs collègues estiment que près de 20 % de tous les neutrinos de haute énergie dans l’univers pourraient provenir de galaxies similaires, plutôt que des environnements violents autour des trous noirs supermassifs.