Une étoile qui explose pourrait envoyer vers la Terre des neutrinos très énergétiques plusieurs jours avant d'atteindre son maximum de luminosité.
Avant certaines supernovas, l'étoile mourante perd beaucoup de matière. Ce gaz reste autour d'elle et forme une enveloppe dense. Lorsque le cœur de l'étoile s'effondre, l'explosion lance une onde de choc qui traverse cette matière accumulée. C'est dans cette zone que les auteurs ont étudié la production de neutrinos.
Vue d’artiste de la matière et de la poussière se formant autour d’une explosion de supernova.
Crédit : ESO/M. Kornmesser, CC BY 4.0.
Les neutrinos sont des particules presque dépourvues d'interactions avec la matière. Ils peuvent traverser une planète entière sans être arrêtés. Cette propriété les rend difficiles à détecter, mais elle permet aussi de transporter directement des informations depuis des régions que la lumière peine à quitter.
Dans le modèle calculé par les chercheurs, le choc finit par accélérer fortement des protons. Leurs collisions avec la matière environnante produisent alors des particules secondaires, dont des neutrinos. Ceux-ci peuvent atteindre des énergies comprises entre 1 et 100 téraélectronvolts, bien au-delà de celles observées habituellement.
Le moment de leur émission est particulièrement intéressant. Une part notable de l'énergie transportée par les neutrinos serait libérée très rapidement au moment de l'explosion. Ce signal peut arriver avant le pic de lumière visible de la supernova. Les télescopes n'observeraient alors pas encore l'astre à son maximum.
Les rayons gamma très énergétiques produits au même endroit ne s'échappent pas forcément aussi facilement que les neutrinos.
Les auteurs ont calculé que ces explosions pourraient fournir une part du fond de neutrinos de haute énergie observé dans le ciel. Cette possibilité dépend cependant d'une hypothèse importante : les pertes de matière précédant l'explosion doivent être suffisamment importantes dans les étoiles massives.
Dans la pratique, les détections individuelles resteraient rares. Les chercheurs estiment qu'un détecteur couvrant environ 1 km² pourrait enregistrer plus d'un neutrino d'une telle supernova environ une fois tous les vingt ans. Une installation dix fois plus grande pourrait atteindre environ un événement par an.