Des neutrinos très mystérieux liés à un trou noir ⚫
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Les trous noirs supermassifs, présents au coeur des galaxies, ont une masse de plusieurs millions de fois celle du Soleil. Autour d'eux gravite de la matière qui chauffe et brille avant de finir par y tomber.
ATG/ESA, CC BY-SA
Une idée nouvelle pourrait expliquer ce mystère: des atomes d'hélium dans les jets autour du trou noir de cette galaxie seraient cassés par la lumière ultraviolette. Cela libère des neutrons, qui se transforment ensuite en neutrinos — sans produire beaucoup de rayons gamma.
Cette découverte permet de mieux comprendre ce qu'il se passe près des énormes trous noirs au centre des galaxies. Elle pourrait aussi aider à comprendre le fonctionnement du trou noir situé au cœur de notre propre galaxie.
Les neutrinos sont des particules très particulières: elles traversent tout, même la Terre, sans laisser de traces. Pour les repérer, il faut des équipements comme IceCube, qui guette les rares moments où un neutrino interagit avec l'eau ou la glace.
L'étude, publiée dans Physical Review Letters, pourrait changer notre manière de voir l'Univers.
L'observatoire IceCube, situé près du pôle Sud, comprend un laboratoire en surface et 5 160 détecteurs enfouis dans la glace entre 1,5 et 2,5 km de profondeur. La partie inférieure de l'image est une vue d'artiste d'un événement détecté. La couleur des sphères indique le moment de détection du signal, et leur taille correspond à l'énergie enregistrée.
© IceCube Collaboration/NSF
Pourquoi ces neutrinos sont-ils si intéressants ?
Les neutrinos voyagent sans être arrêtés par les obstacles et arrivent jusqu'à nous directement depuis des endroits très lointains ou très violents, comme les explosions d'étoiles ou les environs des trous noirs.
En étudiant les neutrinos, les chercheurs peuvent en apprendre plus sur ces lieux qu'on ne peut pas voir directement avec des télescopes. Par exemple, ceux venant du Soleil nous permettent de comprendre les réactions nucléaire qui se produisent dans son cœur.
Les neutrinos venus de la galaxie NGC 1068 montrent que l'on peut découvrir de nouveaux phénomènes astrophysiques avec ces particules. Ils complètent ce que l'on voit déjà avec les télescopes et radiotélescopes qui captent la lumière, les rayons X ou les ondes radio.
Pourquoi un trou noir envoie-t-il un jet de matière ?
Au centre de certaines galaxies, les trous noirs géants attirent de la matière autour d'eux, qui forme un disque. Parfois, une partie de cette matière ne tombe pas sous l'horizon du trou noir mais est expulsée avec une vitesse relativiste, formant un long jet visible très loin dans le cosmos.
Ces jets sont des endroits où règnent des conditions extrêmes: les particules y sont accélérées à des vitesses proches de celles de la lumière. Les scientifiques ne comprennent pas encore tout, mais ils pensent que des champs magnétiques très puissants jouent un rôle.
Les neutrinos et les rayons gamma qui viennent de ces jets donnent des indices utiles. Grâce à eux, les chercheurs testent leurs théories pour mieux comprendre comment les trous noirs affectent leur galaxie.
À long terme, cela pourrait aider à expliquer comment les galaxies évoluent, car leur trou noir central semble jouer un rôle important dans leur développement.