Des astrophysiciens captent un signal de haute énergie d'origine extraterrestre

Cette découverte pourrait faire la lumière sur l'origine des neutrinos de haute énergie enregistrés auparavant par l'observatoire de neutrinos IceCube de la base antarctique d'Amundsen-Scott. L'annonce de cette découverte a été publiée dans la revue Physical Review-D.

Le neutrino passe là où d'autres particules ne passent pas. Par exemple, les neutrinos solaires proviennent des sous-sols du Soleil et nous donnent des informations sur les réactions thermonucléaires dans le noyau solaire. Les neutrinos de haute énergie parviennent jusqu'à nous à partir d'objets extraterrestres inconnus à ce jour et fournissent des informations inaccessibles avec d'autres méthodes d'observation.

Les chercheurs du MEPHI, en collaboration avec leurs confrères de l'Université Paris Diderot (France), de l'Université norvégienne de science et de technologie (Norvège) et de l'Université de Genève (Suisse) ont épluché les informations du télescope spatial Fermi pour l'étude des rayons gamma de haute énergie (plus de 300 GeV) et ont découvert une nouvelle composante dans le flux du rayonnement gamma.

«Avec des énergies supérieures à 300 GeV, les signaux des sources se trouvant en dehors de notre galaxie seront fortement étouffés à cause de l'absorption du rayonnement gamma dans l'espace intergalactique. A l'intérieur de la galaxie, le rayonnement gamma n'est pratiquement pas absorbé. La nouvelle composante doit donc trouver sa source dans notre galaxie», explique Dmitri Semikoz, professeur du MEPhI, l'un des auteurs de l'étude.

D'après lui, le spectre de la nouvelle composante s'accorde avec le neutrino ayant un flux anormalement élevé découvert récemment dans l'expérience IceCube. Étant donné que les neutrinos sont toujours "produits" avec le rayonnement gamma ayant un spectre similaire, les chercheurs ont supposé que les deux spectres avaient une origine commune.

«Dans ce travail, nous avons avancé deux modèles pour expliquer toutes les informations. Dans le premier modèle, les neutrinos et le rayonnement gamma sont produits dans une région de la galaxie proche de nous à cause de l'interaction des rayons cosmiques. Dans le second modèle, les neutrinos et le rayonnement gamma sont apparus suite à la désintégration de la matière noire dans notre galaxie», explique le professeur Semikoz.

Les recherches à venir permettront d'établir lequel des deux modèles est juste en fonction de l'hétérogénéité du signal. Si la désintégration de la matière noire était à l'origine du signal, il serait difficile de sous-estimer l'importance de cette étude. Mais même en cas de source astrophysique proche, nous avons peut-être pour la première fois reçu la chance de trouver la source des rayons cosmiques qui produisent les neutrinos et le rayonnement gamma observés.

A l'heure actuelle, la Russie construit au fond du lac Baïkal un télescope sous-marin à neutrinos, le Gigaton Water Detector, d'un volume d'un kilomètre cube. Selon les prévisions, en 2020 la sensibilité du télescope du Baïkal sera comparable à celle de l'expérience IceCube. Sachant que le télescope du Baïkal est même mieux adapté pour observer la partie centrale de notre galaxie qu'IceCube, car il est situé dans l'hémisphère Nord (les chercheurs de neutrinos dans l'Antarctique observent les particules littéralement «à travers la Terre»).