Une particule fantôme tracée jusqu’à une galaxie à formation d’étoiles située à 11 milliards d’années-lumière

Des astronomes ont relié un neutrino de haute énergie détecté par l'observatoire IceCube en Antarctique à une galaxie lointaine et poussiéreuse située à 11 milliards d'années-lumière, une découverte qui remet en cause les hypothèses établies sur l'origine des particules les plus insaisissables de l'univers.

Une particule fantôme trouve sa place

Dans une étude publiée le 17 juin dans Nature Astronomy, une équipe internationale dirigée par Yuji Urata de MITOS Science Co. à Taïwan a identifié une galaxie extrêmement lumineuse cataloguée sous le nom de JCMT0402−0424, surnommée « Shadow Blaster », comme source candidate pour l'une des détections de neutrinos de haute énergie d'IceCube. La galaxie, située au « midi cosmique » — l'époque, il y a environ 11 milliards d'années, où la formation d'étoiles dans l'univers était à son apogée — brille avec une luminosité infrarouge des milliers de milliards de fois supérieure à celle du soleil.phys+1

À l'aide du télescope Gemini North sur le Maunakea à Hawaï, suivi d'observations avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), les chercheurs ont déterminé que l'immense production d'énergie de la galaxie est entièrement alimentée par une formation d'étoiles intense. Fait crucial, l'équipe n'a trouvé aucune preuve de noyau galactique actif — un trou noir supermassif en pleine accrétion — alimentant le système.nao+1

La formation d'étoiles comme accélérateur cosmique

Cette découverte bouleverse l'idée dominante selon laquelle les neutrinos de haute énergie doivent provenir d'environnements entourant des trous noirs actifs. Les résultats précédents d'IceCube avaient désigné des galaxies actives comme NGC 1068 comme sources de neutrinos. Shadow Blaster suggère un mécanisme différent : les processus violents de la naissance des étoiles — supernovas, vents stellaires et ondes de choc traversant des gaz denses — peuvent accélérer les rayons cosmiques à des énergies suffisamment élevées pour produire des neutrinos.attheu.utah+2

« Si elle est confirmée, Shadow Blaster serait la toute première galaxie poussiéreuse à formation d'étoiles directement liée à un événement de neutrino de haute énergie », ont noté les chercheurs.courthousenews

Implications pour le fond diffus de neutrinos

L'équipe estime que les galaxies compactes et riches en gaz à sursaut de formation d'étoiles comme Shadow Blaster pourraient représenter environ 20 % du fond diffus de neutrinos de haute énergie qu'IceCube a mesuré arrivant sur Terre de toutes les directions. Cela relie la production de neutrinos à l'époque de pointe de la formation d'étoiles cosmiques, ouvrant ce que les auteurs décrivent comme une nouvelle voie pour étudier l'évolution des galaxies grâce à l'astronomie des neutrinos.nature+2

Le résultat a été annoncé conjointement par le NOIRLab, qui exploite Gemini North, et l'Observatoire astronomique national du Japon, qui co-exploite ALMA.nao+1