Depuis que les astronomes ont détecté pour la première fois des neutrinos à ultra haute énergie provenant de directions aléatoires dans l’espace, ils n’ont pas été en mesure de comprendre ce qui les génère. Mais une nouvelle hypothèse suggère une source improbable : les fusions de trous noirs.
Les neutrinos sont extrêmement particules fantomatiques. Ils ne portent aucune charge électrique et n’interagissent que rarement avec la matière normale par le biais de la force nucléaire faible. Des milliards de neutrinos traversent chaque centimètre carré de votre corps à chaque seconde. Il faut donc des observatoires vraiment énormes pour les capturer. Le plus grand de tous est le Observatoire de neutrinos IceCube, qui est une série de détecteurs enfoncés dans la calotte glaciaire de l’Antarctique au pôle Sud. De temps en temps, un neutrino heurtera une molécule de glace d’eau et provoquera un éclair de lumière que l’observatoire pourra détecter.
Bien qu’IceCube ait vu d’innombrables événements au fil des ans, quelques-uns se démarquent. Certains neutrinos sont extrêmement énergétiques – si énergétiques qu’il est difficile de proposer des scénarios plausibles qui pourraient les générer.
À l’autre extrémité du spectre, les objets les plus puissants de l’univers sont peut-être les trous noirs. Leur gravité intense peut déchirer les étoiles et même alimenter le formation de jets qui peut propulser des dizaines de milliers d’années-lumière dans l’espace.
Alors nouvelle recherche suggère que les trous noirs pourraient être responsables des neutrinos les plus énergétiques. Cependant, cela ne peut pas fonctionner avec des trous noirs isolés. Au lieu de cela, les trous noirs doivent être entourés d’un plasma chargé électriquement. Ce plasma tourbillonnera autour du trou noir formant un disque d’accrétion. Des champs magnétiques et électriques incroyablement puissants dans le disque d’accrétion peuvent s’enrouler autour du trou noir et envoyer de la matière vers l’extérieur sous la forme d’un jet.
Lorsque deux trous noirs fusionnent, cela modifie la direction du jet, et parfois les jets peuvent être stimulés par l’énergie gravitationnelle libérée par la fusion.
Les auteurs de la nouvelle étude suggèrent que si les conditions sont idéales, l’amélioration du jet lors d’une fusion peut alimenter des neutrinos incroyablement énergétiques.
Pour correspondre au nombre observé de neutrinos de haute énergie détectés par IceCube, les auteurs suggèrent que ces trous noirs n’ont pas à fusionner si souvent. Si les neutrinos sont alimentés par des fusions de trous noirs supermassifs, alors ils n’ont qu’à entrer en collision tous les 100 000 à 10 millions d’années dans chaque gigaparsec cubique de volume. Si au lieu de cela les neutrinos sont alimentés par des fusions de trous noirs de masse stellaire, ils n’ont besoin de se produire que 10 à 100 fois par an dans chaque gigaparsec cubique de volume.
Ce sont des chiffres prometteurs car les résultats se situent dans la fourchette attendue des taux de fusion des trous noirs de masse stellaire et des trous noirs supermassifs. Alors que les mécanismes vont, c’est plausible. Seules plus d’observations pourront le dire, et j’espère que les astronomes pourront identifier une source de ces particules exotiques extrêmement énergétiques.
