Des observations récentes menées avec le réseau de radiotélescopes Alma, situé dans le désert d’Atacama au Chili, ont permis d’identifier une galaxie lointaine comme source probable d’un neutrino de haute énergie détecté en 2021 en Antarctique. Selon Futura Sciences, cette découverte renforce l’hypothèse selon laquelle les noyaux actifs de galaxies, notamment les quasars et les blazars, jouent un rôle clé dans la production de ces particules cosmiques.
Ce qu'il faut retenir
- Un neutrino de haute énergie, baptisé IC 210922A, a été détecté le 22 septembre 2021 par l’observatoire IceCube en Antarctique.
- Des observations réalisées avec Alma ont permis de localiser sa source : la galaxie Shadow Blaster, située à 11 milliards d’années-lumière, grâce à un effet de lentille gravitationnelle.
- Cette galaxie, active dans la formation d’étoiles, fait partie des « midi cosmique », une période où l’Univers formait la majorité de ses étoiles et trous noirs.
- Les chercheurs estiment que des galaxies similaires pourraient contribuer à 20 % du fond diffus de neutrinos de haute énergie dans l’Univers.
- Ces résultats confirment que l’astronomie multi-messagers, combinant détection de neutrinos et observations radio, révèle des sources cosmiques invisibles en lumière visible.
Les neutrinos, ces messagers invisibles de l’Univers
Les neutrinos sont des particules subatomiques quasi sans masse, capables de traverser la matière sans interaction. Leur détection reste un défi majeur pour les astrophysiciens. Selon Futura Sciences, leur étude a connu des avancées majeures depuis leur postulation dans les années 1930 par Wolfgang Pauli et Enrico Fermi. Ces particules, autrefois considérées comme des curiosités théoriques, sont aujourd’hui utilisées pour explorer les phénomènes les plus violents de l’Univers, comme les trous noirs supermassifs ou les explosions de supernovae.
L’observatoire IceCube, installé au pôle Sud, joue un rôle central dans cette quête. En septembre 2021, il a enregistré un neutrino de haute énergie, IC 210922A, dont l’origine restait jusqu’alors inconnue. Sa détection a déclenché une campagne d’observations internationales pour en identifier la source.
Shadow Blaster, une galaxie active au cœur du mystère
Grâce aux données d’Alma et du télescope Gemini Nord, les chercheurs ont pu localiser la galaxie Shadow Blaster, située à 11 milliards d’années-lumière. Cette galaxie, active dans la formation d’étoiles, appartient à une période clé de l’Univers, appelée « midi cosmique » (Cosmic Noon), il y a 10 à 11 milliards d’années. Durant cette époque, les taux de formation stellaire et l’activité des quasars étaient à leur apogée.
Le lien entre IC 210922A et Shadow Blaster a été établi grâce à un phénomène rare : l’effet de lentille gravitationnelle. Une galaxie elliptique située entre la Terre et Shadow Blaster a agi comme une loupe cosmique, déformant et amplifiant la lumière de cette dernière. Les observations d’Alma ont révélé quatre images déformées de la galaxie, confirmant ainsi son rôle de source probable du neutrino.
Un environnement propice à la production de neutrinos
Les chercheurs ont reconstitué l’environnement de Shadow Blaster en combinant des données optiques, infrarouges et radio. Leur analyse montre que cette galaxie abrite un noyau compact, riche en gaz et en poussière, s’étendant sur 1 500 années-lumière. Un tel environnement favorise les collisions entre particules énergétiques et gaz, produisant ainsi des neutrinos de haute énergie.
Cette découverte est d’autant plus significative qu’elle suggère que des galaxies similaires pourraient contribuer à 20 % du fond diffus de neutrinos de haute énergie dans l’Univers. Jusqu’à présent, les astrophysiciens peinaient à expliquer l’origine de ces particules, dont la quantité dépasse largement ce que les modèles actuels prévoient.
« Cette observation marque une étape importante dans l’astronomie multi-messagers. Les neutrinos nous permettent d’explorer des phénomènes invisibles en lumière visible, comme les noyaux actifs de galaxies ou les événements de rupture par effet de marée. »
Vers une nouvelle cartographie des sources cosmiques
Les résultats publiés par Futura Sciences s’appuient sur des travaux menés en collaboration internationale, incluant des observations réalisées avec Alma, IceCube et les télescopes Subaru et Gemini Nord. Ils confirment que l’astronomie multi-messagers ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers.
Pour les chercheurs, cette avancée soulève une question : et si d’autres galaxies similaires à Shadow Blaster restaient encore à découvrir ? Les modèles actuels pourraient ainsi être révisés pour intégrer ces nouvelles sources de neutrinos de haute énergie. Autant dire que le mystère entourant ces particules n’est pas encore entièrement résolu.
Cette découverte illustre une fois de plus le rôle clé joué par les neutrinos dans l’exploration de l’Univers. Alors que leur étude a longtemps été limitée par leur nature insaisissable, les avancées technologiques permettent désormais de les utiliser comme des messagers cosmiques, révélant des phénomènes autrement invisibles.
Un neutrino de haute énergie est une particule subatomique extrêmement énergétique, produite lors de phénomènes cosmiques violents, comme l’activité des trous noirs supermassifs ou les explosions d’étoiles. Ces particules traversent l’Univers sans être déviées par les champs magnétiques, ce qui en fait des messagers privilégiés pour étudier ces phénomènes.
L’effet de lentille gravitationnelle agit comme une loupe cosmique, amplifiant et déformant la lumière d’une galaxie lointaine. Dans le cas de Shadow Blaster, cet effet a permis aux chercheurs d’observer une galaxie située à 11 milliards d’années-lumière, malgré sa faible luminosité. Cela a été crucial pour identifier sa contribution à la production du neutrino IC 210922A.
