Les chercheurs espèrent utiliser les neutrinos pour trouver les sources de rayonnement cosmique. De nouveaux algorithmes de Bochum aident dans la recherche et ont également éliminé quelques candidats.
Depuis 2009, une équipe de recherche internationale utilise le détecteur de neutrinos Icecube au pôle Sud pour rechercher la source des rayonnements cosmiques. De nouveaux algorithmes développés par le groupe basé à Bochum de la professeure Anna Franckowiak augmentent la probabilité de découverte.
Avec ces algorithmes, l'énergie et la direction des particules mesurées par l'ICECube peuvent être déterminées en temps réel, permettant aux télescopes du monde entier de rechercher les origines des particules. L'équipe utilise également les nouveaux algorithmes pour réévaluer les données archivées et a récemment dû rejeter plusieurs candidats pour les sources de rayons cosmiques.
Trois publications sont sorties de cette recherche. Un est publié dans Le journal astrophysique et deux articles sont publiés sur le arxiv serveur de préimprimée.
Le rayonnement cosmique bombarde en continu la terre sous la forme de diverses particules telles que les électrons, les protons et les neutrinos, mais leur origine est inconnue. Les neutrinos peuvent pénétrer dans l'espace et compter sur de grandes distances sans interagir. Cela en fait des candidats idéaux pour rechercher les sources de rayonnement cosmique, car ils parcourent un chemin plus ou moins direct de leur source à la terre. Là, ils peuvent être détectés par Icecube.
Déterminer rapidement et précisément les trajectoires des neutrinos
L'algorithme de l'équipe d'Anna Franckowiak pour l'analyse des trajectoires des neutrinos fonctionne avec la vitesse et la précision. « Nous avons besoin de 30 secondes pour calculer l'énergie et la direction d'un neutrino, et diffuser immédiatement les informations dans le monde », explique Franckowiak, leader du groupe de recherche pour l'astronomie multi-ondes et multi-leseurs. Elle est également membre du Collaborative Research Center « Cosmic Interact Matter », coordonné à Bochum.
L'équipe utilise ensuite un algorithme plus lent pour affiner le premier résultat instantané et met à jour les informations de neutrinos d'origine. Le calcul de la trajectoire est désormais quatre à cinq fois plus précis qu'avec les méthodes précédentes.
Les télescopes du monde entier utilisent les alertes de neutrinos pour parcourir la région du ciel dont le neutrino est venu pour rechercher des objets particulièrement riches en énergie qui auraient pu émettre la particule. « Ces objets célestes pourraient seulement éclairer très brièvement, il est donc crucial que notre système fonctionne en temps réel », explique Franckowiak.
Toujours pas de sources
Une fois qu'une source potentielle pour le neutrino a été trouvée, les calculs reprennent. « Ensuite, nous déterminons combien il est probable que, lorsque nous regardons dans la direction d'où provient le neutrino, nous voyons un tel objet céleste s'allumer qui n'a rien à voir avec le neutrino », explique Franckowiak.
Les chercheurs avaient considéré les événements de perturbation des marées comme des émetteurs de neutrinos. « Ceux-ci se produisent lorsqu'une étoile s'approche trop près d'un trou noir inactif qui n'avale aucune affaire, mais étire l'étoile en raison de sa forte gravité. Le côté de l'étoile faisant face au trou noir est tiré plus loin que l'autre côté, ce qui peut déchirer l'étoile », explique le physicien.
Au fil des ans, Icecube avait découvert trois événements de neutrinos qui pouvaient être attribuables aux événements de perturbation des marées. Cependant, « après avoir amélioré notre algorithme de reconstruction de la trajectoire, nous avons à nouveau analysé les événements et les chemins de neutrinos ne correspondent pas aux positions où les événements de perturbation de marée se sont produits », explique Franckowiak.
