Les origines des particules de très haute énergie qui remplissent l’univers, comme les protons, les électrons et les neutrinos, restent l’un des mystères les plus anciens de l’astrophysique moderne. Une hypothèse majeure suggère que les « transitoires explosifs », notamment les explosions stellaires massives (supernovae) et les événements de perturbation des marées (TDE) provoqués par les étoiles déchirées par les trous noirs, pourraient être les moteurs cosmiques entraînant ces particules énergétiques. Pourtant, cette idée n’a jamais été rigoureusement testée.
Une équipe de recherche a mené la première recherche systématique d'équivalents optiques d'un « multiplet » de neutrinos, un événement rare au cours duquel plusieurs neutrinos de haute énergie sont détectés dans la même direction sur une courte période. L’événement a été observé par l’observatoire IceCube Neutrino, un détecteur massif enfoui profondément dans la glace de l’Antarctique.
La recherche est publiée dans Le journal d'astrophysique.
L'équipe était dirigée par Seiji Toshikage, étudiant diplômé de la Graduate School of Science de l'Université de Tohoku, Shigeo Kimura, professeur à l'Institut de recherche frontalière pour les sciences interdisciplinaires (FRIS) de l'Université de Tohoku, et Masaomi Tanaka, également de la Graduate School of Science de l'Université de Tohoku.
En analysant des données optiques à grand champ coïncidant à la fois spatialement et temporellement avec le multiplet des neutrinos, les chercheurs ont recherché des preuves visibles de sources astrophysiques possibles. Cependant, leur enquête n’a trouvé aucune supernovae, TDE ou autre transitoire explosif aux moments et positions correspondants.
Cette absence d’équivalents optiques est paradoxalement très instructive. La non-détection permet à l’équipe d’imposer des contraintes plus fortes que jamais sur la luminosité et la durée de tels événements explosifs s’ils produisaient des multiplets de neutrinos.
Les résultats réduisent considérablement les origines possibles des particules les plus énergétiques de l'univers et marquent une étape importante vers la résolution de l'une des énigmes les plus fondamentales de l'astrophysique.
« Bien que nous n'ayons trouvé aucune source transitoire cette fois, nos résultats montrent que même la non-détection peut fournir des informations puissantes », a déclaré Toshikage. « Ils nous aident à affiner nos modèles et à orienter les recherches futures sur les véritables sources de neutrinos de haute énergie. »
Pour l’avenir, l’équipe prévoit d’effectuer des observations optiques rapides de suivi des multiplets de neutrinos nouvellement détectés dès que la collaboration IceCube les signalera.
Ils s’attendent à ce que ces efforts, s’appuyant sur les méthodes d’analyse développées dans cette étude, rapprochent les chercheurs de l’identification des moteurs astrophysiques qui génèrent des particules de haute énergie dans tout le cosmos.
