Nouvelles du Ciel

Dans les profondeurs de la glace antarctique se trouve un détecteur impressionnant qui occupe un volume de 1 km3 de glace. Il est constitué de 5000 détecteurs optiques répartis le long de 86 câbles de 1000 mètres distants de 125 mètres les uns des autres à une profondeur de 1450 à 2450 mètres. Chaque détecteur de forme sphérique est équipé de 60 modules optiques sensibles à de très faibles éclats lumineux. Tout évènement cosmique provoquant une gerbe de particules sub-atomiques dans l’atmosphère terrestre ou éventuellement à l’intérieur du détecteur après une collision de haute énergie peut être détecté gràce aux photons émis par les molécules d’eau après collision secondaire avec l’une ou l’autre de ces particules sub-atomiques. Ces photons sont appelés radiations Cherenkov. Le Laboratoire appelé « Ice Cube » dispose en surface d’installations permettant une acquisition automatique de tout évènement renvoyé par les 300000 modules optiques.

Le 22 septembre 2017 à 20h54:30 secondes et 43 centièmes (UTC) un évènement particulièrement intense a été détecté. Il s’agissait de la collision d’un neutrino de très haute énergie dont la direction d’incidence a été automatiquement calculée (illustration) et l’alerte a été envoyée dans le monde entier 43 secondes plus tard. Divers observatoires répartis sur la surface de la Terre ont pointé leurs téléscope dans la direction indiquée par le « Ice Cube » et la source de ce neutrino a pu être rapidement identifiée dans la constellation d’Orion comme étant un « blazar », c’est-à-dire un trou noir gigantesque situé au centre d’une galaxie et émettant des photons, des particules ionisées et des neutrinos à une vitesse très proche de celle de la lumière. La source ayant provoqué cet évènement a été identifiée sans équivoque 4 heures plus tard comme étant le blazar TXS 0506+056, un objet se trouvant au coeur d’une galaxie située à 4 milliards d’années-lumière comme étant une source connue de rayons gamma de haute énergie.

L’énergie du neutrino provenant de ce blazar et ayant donné naissance à un muon après la première collision près ou dans le « Ice Cube » lui-même a été évaluée à 290 teraélectronsvolts (TeV) ou 290000 milliards d’électronsvolt ou encore 46 microJoules. On ne peut pas dire qu’il s’agisse d’une quantité d’énergie énorme mais elle a été largement suffisante pour provoquer une gerbe impressionnante de particules sub-atomiques diverses telles qu’elles ont été identifiées par le « Ice Cube » à l’aide des sources de radiation Cherenkov :

Ce qui laisse rêveur un béotien comme moi est qu’un neutrino ait pu parcourir un espace presque infini sans perdre son énergie et provoquer un tel évènement de désintégration du noyau d’un atome qu’il a rencontré par le plus pur effet du hasard, évènement qui a duré seulement quelques microsecondes sachant également qu’on est traversé en permanence, chaque seconde, par des milliards de neutrinos provenant par exemple des centrales nucléaires, du Soleil mais aussi de notre galaxie et de tout l’espace. Les neutrinos d’origine extra-terrestre, donc, font partie des rayonnements cosmiques mais ils possèdent une très faible énergie bien que se déplaçant à des vitesses proches de la lumière. Les autres rayonnements cosmiques potentiellement dangereux sont des particules beaucoup plus massives (électrons et protons en majorité) se déplaçant dans l’espace à des vitesses relativistes, en d’autres termes proches de celle de la lumière. La masse d’un neutrino est en effet estimée à un millionième de celle d’un électron. Enfin le réseau scientifique international a remarquablement bien fonctionné y compris l’équipement MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov, un tandem de deux télescopes de 17 mètres de diamètre localisés dans le périmètre de l’observatoire du Roque de los Muchachos au sommet de l’île de La Palma dans l’archipel des Canaries.

Source et illustration : arXiv:1807.08816v1