Africa-Press – Niger. Blazar? Blazar? J’ai dit blazar? Comme c’est blazar… » Derrière ce clin d’œil à la célèbre réplique de Louis Jouvet dans Drôle de drame se cache peut-être la solution de l’énigme du neutrino le plus énergétique jamais détecté. En effet, un de ces fameux blazars, un type particulier de galaxie, pourrait bien être à l’origine de KM3-230213A, cet événement astrophysique exceptionnel dont les scientifiques ne se sont toujours pas remis. En février 2023, le télescope sous-marin KM3NeT, installé au fond de la Méditerranée, a enregistré un neutrino d’une énergie estimée à environ 220 pétaélectronvolts (PeV), le plus énergétique jamais observé.
Une découverte spectaculaire qui pose d’emblée la question de son origine. Quel monstre cosmique a bien pu produire une particule aussi extrême? Depuis trois ans, les chercheurs rivalisent d’hypothèses plus ou moins audacieuses. Certains invoquent des neutrinos cosmologiques, produits lorsque les rayons cosmiques ultra-énergétiques interagissent avec la lumière fossile de l’Univers. D’autres évoquent des scénarios plus spéculatifs, comme l’évaporation d’un trou noir primordial.
Une usine à neutrinos cosmiques
Une nouvelle étude parue dans la revue Journal of Cosmology and Astroparticle Physics propose donc la piste des blazars. Le terme a été forgé à la fin des années 1970 à partir de BL Lac et quasar, deux types de galaxies particulièrement spectaculaires. Ces objets comptent parmi les plus énergétiques de l’Univers. En leur cœur se trouve un trou noir supermassif qui engloutit la matière environnante. Mais une partie de cette matière n’est pas avalée: elle est éjectée sous forme de deux jets de plasma projetés dans l’espace à des vitesses proches de celle de la lumière.
Dans le cas des blazars, l’un de ces jets est orienté vers la Terre et la galaxie apparaît alors extraordinairement brillante, notamment dans les rayons gamma. Dans ces jets, les conditions sont si extrêmes que les particules peuvent atteindre des énergies gigantesques. Des protons ultra-énergétiques entrent alors en collision avec des photons présents dans le jet. Cette interaction produit des particules instables appelées pions. Or ces pions se désintègrent presque immédiatement: certains donnent naissance à des rayons gamma, d’autres à des neutrinos. C’est ainsi que les blazars pourraient agir comme de véritables usines à neutrinos cosmiques.
Qu’est-ce qu’un neutrino?
Le neutrino est l’une des particules les plus mystérieuses de la physique. Prédit en 1930 par le physicien Wolfgang Pauli et détecté pour la première fois en 1956, il appartient à la famille des leptons, comme l’électron. Mais contrairement à ce dernier, il ne possède aucune charge électrique et sa masse est extrêmement faible. La particularité du neutrino est surtout son extraordinaire discrétion: il interagit très rarement avec la matière. Chaque seconde, des milliards de neutrinos traversent notre corps sans laisser la moindre trace. La plupart proviennent du Soleil, d’autres sont produits dans les réactions nucléaires, les explosions d’étoiles ou les collisions de rayons cosmiques dans l’atmosphère.
Des neutrinos très puissants et très rares
Pour tester cette idée, les chercheurs ont d’abord modélisé l’émission de neutrinos et de rayons gamma par un blazar typique, avant d’extrapoler leurs résultats à l’ensemble des blazars de l’Univers. Leur objectif: déterminer si ces objets peuvent produire des neutrinos de plusieurs centaines de pétaélectronvolts — et surtout si ce scénario reste compatible avec les observations réalisées par les différents détecteurs de neutrinos et de rayons gamma. Avec un fait étrange: à ce jour, un seul neutrino de cette énergie a été détecté.
Si les blazars sont nombreux dans l’Univers et capables de produire ces super-neutrinos, pourquoi ces particules sont-elles si rarement observées? La réponse tient dans un équilibre délicat entre la puissance de ces sources de neutrinos et la sensibilité encore limitée des détecteurs. Les chercheurs ont donc calculé le flux de neutrinos que l’ensemble des blazars de l’Univers devrait produire. Puis ils ont estimé combien de ces particules ultra-énergétiques devraient parvenir jusqu’à la Terre — et à quelle fréquence un instrument comme KM3NeT ou IceCube, le gigantesque détecteur de neutrinos enfoui dans la glace de l’Antarctique, devrait en détecter une.
Un messager des milieux extrêmes
Leurs résultats montrent que les blazars pourraient bien produire des neutrinos atteignant plusieurs centaines de pétaélectronvolts, mais le flux attendu à ces énergies est extrêmement faible. La probabilité qu’un de ces neutrinos atteignent la Terre et soit détecté serait donc extrêmement faible, mais pas impossible. D’où la détection unique de 2023. Si cette hypothèse se confirme, les blazars pourraient bien être parmi les accélérateurs de particules les plus puissants du cosmos.
Pour plus d’informations et d’analyses sur la Niger, suivez Africa-Press
