Première image de neutrinos d’une galaxie active

Depuis plus de dix ans, l’observatoire IceCube au pôle Sud observe les effets lumineux des neutrinos extragalactiques. Lors de l’évaluation des données de l’observatoire, une équipe internationale de chercheurs dirigée par l’Université technique de Munich (TUM) a découvert une source de rayonnement de neutrinos de haute énergie dans la galaxie active NGC 1068, également connue sous le nom de Messier 77.

L’univers est plein de secrets. L’une de ces énigmes implique une galaxie active avec un trou noir supermassif en son centre. “Aujourd’hui, nous ne savons toujours pas exactement quels processus s’y déroulent”, a déclaré Elisa Risconi, professeur de physique expérimentale avec des particules cosmiques à la TUM. Son équipe vient de franchir une étape majeure dans la résolution de ce mystère : des astrophysiciens ont découvert une source de neutrinos de haute énergie dans la galaxie spirale NGC 1068.

Il est très difficile d’explorer les centres des galaxies actives avec des télescopes qui détectent la lumière visible, les rayons gamma ou les rayons X de l’espace, car les nuages ​​de poussière cosmique et de plasma chaud absorbent le rayonnement. Seuls les neutrinos peuvent échapper à l’enfer au bord d’un trou noir. Ces neutrinos n’ont aucune charge électrique et presque aucune masse. Ils pénètrent dans l’espace sans être déviés par les champs électromagnétiques ni absorbés. Cela rend sa détection très difficile.

Le plus grand obstacle à l’astronomie des neutrinos à ce jour a été de séparer le signal très faible du fort bruit de fond causé par les effets des particules de l’atmosphère terrestre. Il a fallu des années de mesures à l’aide de l’observatoire IceCube Neutrino et de nouvelles méthodes statistiques pour permettre à Resconi et à son équipe de collecter suffisamment d’événements de neutrinos pour leur découverte.

Travail de détective sur Eternal Ice

Le télescope IceCube, situé dans la glace de l’Antarctique, détecte les traînées lumineuses des chutes de neutrinos depuis 2011. “Sur la base de leur énergie et de leur angle d’incidence, nous pouvons reconstituer leur origine”, a déclaré le scientifique du TUM, le Dr. Théo. détrempé. “L’évaluation statistique montre une série d’effets de neutrinos très importants provenant de la direction de la galaxie active NGC 1068. Cela signifie que nous pouvons supposer avec presque certitude que le rayonnement de neutrinos à haute énergie provient de cette galaxie.”

La galaxie spirale, à 47 millions d’années-lumière, a été découverte au début du 18ème siècle. NGC 1068 – également connu sous le nom de Messier 77 – est similaire en forme et en taille à notre galaxie, mais son centre est très brillant et beaucoup plus brillant que le reste de la Voie lactée, même si son centre a à peu près la taille de notre système solaire. Ce centre contient un « noyau actif » : toute supernova noire d’une masse d’environ cent millions de fois la masse de notre Soleil, qui absorbe de grandes quantités de matière.

Mais comment et où les neutrinos y sont-ils générés ? “Nous avons un scénario clair”, a déclaré Risconi. “Nous pensons que les neutrinos de haute énergie sont le résultat de l’accélération intense de la matière près du trou noir, qui l’élève à de très hautes énergies. Nous savons grâce aux expériences sur les accélérateurs de particules que les protons de haute énergie produisent des neutrinos lorsqu’ils entrent en collision avec d’autres particules, en d’autres termes : nous avons découvert l’accélérateur cosmique.

Observatoire de neutrinos pour la nouvelle astronomie

NGC 1068 est la source de neutrinos de haute énergie la plus significative sur le plan statistique découverte à ce jour. Davantage de données seront nécessaires pour pouvoir localiser et étudier des sources de neutrinos plus faibles et plus éloignées, a déclaré Risconi, qui a récemment lancé une initiative internationale pour construire un télescope à neutrinos d’un volume de plusieurs kilomètres cubes dans le nord-est et l’océan Pacifique. Expérience neutrino, P-ONE. Avec l’observatoire IceCube de deuxième génération prévu – IceCube Gen2 – il fournira des données pour l’astronomie future des neutrinos.