Physique

Les messagers de l’espace

Henri DUPUIS • dupuis.h@belgacom.net

Icecube/NSF, Nasa, IceCube, Ringeval/UCL

L’espace le plus lointain, donc le plus reculé dans le temps, est une
mine d’informations pour les cosmologistes et les astrophysiciens. Ces derniers
mois, les résultats de deux grandes «expériences», IceCube et Planck,
viennent encore de le démontrer

Avant de remonter, grâce au satellite Planck, au moment où notre univers est devenu visible, intéressons-nous à un événement plus «récent» puisqu’il s’est produit voici environ 4 milliards d’années, alors que la Terre en était encore à ses débuts: un trou noir un milliard de fois plus massif que le Soleil pointait alors son axe vers un endroit… qu’occuperait notre planète bien plus tard, le 22 septembre 2017 ! À cette date en effet, l’observatoire de neutrinos IceCube, situé sous les glaces du pôle sud a détecté une de ces particules étranges.

Rappelons qu’IceCube, auquel participe la ­Belgique, notamment via des chercheurs de l’IIHE (Interuniversity Institute for High Energies) de l’ULB et la VUB, est pour l’essentiel composé de 5 000 photomultiplicateurs enterrés sous plus d’1 km de glace et capables de repérer des flashs bleutés très ténus produits par les muons issus de la collision des neutrinos avec les atomes de la glace. Le 12 juillet dernier, 2 études publiées dans Science (1) apportent un début de solution à une vieille énigme, celle des rayons cosmiques. Ceux-ci sont des particules chargées (protons, électrons…) souvent issues du Soleil tandis que les plus énergétiques d’entre elles proviennent des confins de l’univers. Mais comme elles sont chargées, elles ont évidemment eu tout le temps d’être déviées avant de parvenir jusqu’à nous. Comment dès lors en connaître l’origine ? En retraçant le parcours des neutrinos associés à ces rayons. Dénués de charge, n’interagissant pratiquement pas avec la matière – sur le temps que vous aurez lu cette phrase, des centaines de milliards d’entre eux auront traversé votre corps ! -, ces neutrinos voyagent en ligne droite depuis leur origine. En retracer le trajet permet donc de remonter jusqu’à celle-ci. Mais comme ils interagissent très peu, il faut d’énormes détecteurs pour espérer en piéger un seul de temps à autre. C’est ce qui s’est passé le 22 septembre 2017 sous les glaces du pôle sud: un neutrino de haute énergie a interagi avec la glace et y a laissé sa trace. Les chercheurs sont parvenus à en déterminer l’origine: un endroit de la constellation d’Orion et plus particulièrement d’un blazar répondant au matricule TXS 0506 + 056, le blazar étant une galaxie dont le cœur est occupé par un gigantesque trou noir en train d’avaler des quantités colossales de matière tout en crachant des jets de particules chargées perpendiculairement au noyau de la galaxie. Et notre planète se trouve pile dans l’axe d’un de ces jets.

Vue d’artiste de l’émission de jets de
particules chargées (rayonnement cosmique) en direction de la Terre.

Une source de rayons cosmiques vient donc d’être découverte pour la première fois et l’astronomie devient encore un peu moins une question de lumière: après les ondes gravitationnelles en 2015, les neutrinos deviennent à leur tour un moyen de voir ce qui se passe dans l’univers.