Nous avons vu la Voie lactée avec des yeux ultraviolets, à travers la vision aux rayons X, les vues aux rayons gamma, les émissions radio, les micro-ondes et la lumière visible. Considérons maintenant le point de vue des neutrinos. Grâce à la collaboration IceCube, nous pouvons voir notre galaxie à travers l’objectif de cette mystérieuse particule. C’est un spectacle étrange qui nous dit aussi que notre galaxie n’est pas tout à fait comme les autres. C’est un désert de neutrinos.
Les neutrinos sont de minuscules particules sans masse. Ils traversent rapidement l’univers et semblent venir sur Terre de toutes les directions. Lorsque les noyaux atomiques se rassemblent ou se séparent, ils produisent ces particules. Cela peut se produire dans des sources galactiques et cosmiques (telles que des explosions de supernova) pour produire des neutrinos de haute énergie. Il existe également des neutrinos atmosphériques, produits lorsqu’un rayon cosmique traverse l’air. Une équipe de 350 scientifiques a collaboré pour cartographier les émissions de neutrinos de haute énergie de la Voie lactée. Il s’avère que la Voie lactée en produit beaucoup moins que de nombreuses galaxies lointaines.
“Ce qui est intrigant, c’est que, contrairement au cas de la lumière de n’importe quelle longueur d’onde, dans les neutrinos, l’univers éclipse les sources proches de notre propre galaxie”, déclare Francis Halzen, professeur de physique à l’Université du Wisconsin-Madison et chercheur principal à IceCube. . Lui et l’équipe veulent savoir pourquoi.
Cartographier le neutrino sauvage
La collaboration IceCube s’est concentrée sur la partie centrale du plan galactique de la Voie lactée. L’installation se trouve en Antarctique, presque directement sous cette partie du ciel. L’équipe a cependant dû faire face à des défis inhabituels. Il y a un « bourdonnement de fond » constant de particules énergétiques produites par les interactions des rayons cosmiques avec l’atmosphère terrestre. Cela a rendu difficile le tri des rares neutrinos de haute énergie provenant de sources galactiques. Celles-ci ont des énergies des millions à des milliards de fois supérieures à celles produites dans les étoiles, par exemple.
Pour atteindre leurs proies à haute énergie, l’équipe IceCube a recherché des événements dits de “cascade” dans un ensemble de données de 60 000 détections à partir de dix années de données IceCube. L’analyse détaillée supplémentaire les a aidés à sélectionner ce qu’ils ont appelé des événements de « plus grande pureté ». Ceux-ci représentent des neutrinos astrophysiques d’au-delà de la Terre, tels que ceux du noyau énergétique de la galaxie M77. Une autre partie de la collaboration a conçu une méthode d’apprentissage automatique pour aider à caractériser les cascades créées par les neutrinos. Ils ont comparé ceux de la Voie lactée aux cartes de prédiction des endroits où la Voie lactée devrait être brillante en neutrinos. Cela a dit à l’équipe que la galaxie ne correspond pas aux autres galaxies en termes de production de neutrinos.
Les neutrinos fournissent un indice ou deux
Cette découverte déroutante dans notre propre galaxie soulève d’autres questions sur la raison pour laquelle elle manque tellement de ces particules. Selon le collaborateur Ke Fang, il est 10 à 100 fois plus faible en neutrinos que les autres. Cela soulève la question de savoir pourquoi c’est vrai et où existent les sources de haute énergie.
“Une implication est que notre galaxie n’a pas hébergé le type de sources qui ont produit la majeure partie des neutrinos de haute énergie au cours des derniers millions d’années”, a déclaré Fang, “ce qui correspond à peu près au temps depuis la dernière activité de jet du trou noir de notre propre galaxie. Les analyses de suivi prévues et futures par IceCube permettront d’approfondir notre compréhension des accélérateurs de particules de notre propre galaxie.
Le cœur de la Voie lactée, avec le trou noir supermassif (Sag A*), nous est caché par de vastes nuages de gaz et de poussière. Des études en cours révèlent une activité dans le noyau, en particulier lorsque Sgr A ingère du matériel. Les étoiles de la région suivent des trajectoires en boucle influencées par l’immense gravité du trou noir. Mais, le trou noir n’est pas, pour le moment, aussi actif que ceux des noyaux galactiques actifs. Dans ces endroits, les neutrinos sont produits en abondance. D’autres observations IceCube du plan central de la Voie lactée devraient aider à expliquer son « problème » pauvre en neutrinos.
À propos d’IceCube
L’observatoire IceCube est le tout premier détecteur de neutrinos construit au pôle Sud. Le détecteur proprement dit est intégré dans un bloc de glace de la taille d’un kilomètre, ce qui l’aide dans la recherche de neutrinos. Ces particules en mouvement rapide trouvent leur origine dans des événements énergétiques dans le cosmos, tels que des étoiles qui explosent, des sursauts gamma et des rencontres entre des trous noirs et des étoiles à neutrons. Non seulement cet observatoire recherche des neutrinos et d’autres particules, mais il est censé aider les scientifiques à répondre à certains mystères fondamentaux de la science. Il s’agit notamment de se plonger dans ce qui fait vibrer un neutrino. De plus, les données de l’observatoire peuvent aider à répondre aux questions sur la matière noire.
Pour plus d’informations
IceCube montre que la Voie lactée est un désert de neutrinos
Observation des neutrinos de haute énergie du plan Galactique
Observatoire IceCube
