En utilisant les données du télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA et de l’observatoire IceCube Neutrino, les astrophysiciens ont trouvé des preuves préliminaires de l’accélération ou du ralentissement des neutrinos à rayons gamma par les propriétés quantiques de l’espace-temps.
Le télescope spatial à rayons gamma Fermi de la NASA (en haut à gauche) et l’observatoire de neutrinos IceCube (chaînes de capteurs, en bas). Crédit image : NASA / Fermi / Aurore Simonnet, Sonoma State University.
Outre ses implications pour l’astrophysique, la chasse aux neutrinos provenant des sursauts gamma pourrait également être importante dans la recherche sur la gravité quantique, car ce sont d’excellentes sondes du tissu microscopique de l’espace-temps.
Certaines études antérieures basées sur les neutrinos observés par l’Observatoire de neutrinos IceCube ont trouvé des preuves préliminaires intrigantes que certains d’entre eux pourraient être des neutrinos à rayons gamma dont les temps de trajet sont affectés par les propriétés quantiques de l’espace-temps qui ralentiraient certains des neutrinos tout en en accélérant d’autres.
La collaboration IceCube a récemment révisé de manière significative les estimations de la direction d’observation de leurs neutrinos, et le professeur Giovanni Amelino-Camelia de l’Université de Naples et ses collègues ont étudié comment les informations directionnelles corrigées affectent les résultats des analyses précédentes inspirées de l’espace-temps quantique.
“Nous avons analysé un modèle de propagation des particules par gravité quantique”, ont expliqué les chercheurs.
“Nous avons exploré comment la vitesse des particules ultrarelativistes change à mesure que leur énergie augmente.”
“Ce phénomène devrait être incroyablement petit, par rapport au rapport entre l’énergie des particules et l’échelle de Planck.”
“Cependant, lors de l’observation de sources astrophysiques très éloignées, cet effet peut s’accumuler et devenir perceptible.”
Dans leurs recherches, les auteurs ont analysé les sursauts gamma détectés par Fermi et les neutrinos de haute énergie détectés par l’observatoire IceCube Neutrino.
Leur objectif était de tester l’hypothèse selon laquelle certains neutrinos et sursauts gamma partagent une origine commune mais sont observés à des moments différents en raison de la diminution de la vitesse dépendante de l’énergie.
“En fusionnant les données d’IceCube et de Fermi, nous avons découvert des indications préliminaires confirmant les modèles de gravité quantique qui anticipent ce phénomène”, a déclaré le professeur Amelino-Camelia.
“Cela représente une percée remarquable dans le domaine de l’investigation de la gravité quantique, car il marque le premier exemple de découverte de preuves statistiques à l’appui de la gravité quantique à un tel niveau.”
“Bien que ces découvertes soient préliminaires, elles établissent une base solide pour mener d’autres explorations approfondies alors que nous recueillons des données supplémentaires à partir de nos télescopes à rayons gamma et à neutrinos.”
“Même dans le cas où les données futures ne corroboraient pas ce phénomène, nos découvertes imposeraient toujours des contraintes rigoureuses sur les paramètres des modèles pertinents.”
“Ce résultat à lui seul signifierait déjà une avancée remarquable et peu fréquente dans le domaine de la recherche sur la gravité quantique.”
Les travaux de l’équipe ont été publiés dans la revue Astronomie naturelle.
