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Lorsque les trous noirs entrent en collision, ils produisent également des neutrinos

Image fixe d’une simulation numérique d’une fusion asymétrique de trous noirs binaires, avec des paramètres compatibles avec GW190412. Crédit : N

Depuis que les astronomes ont détecté pour la première fois des neutrinos de haute énergie provenant de directions aléatoires dans l’espace, ils n’ont pas été en mesure de dire ce qui les génère. Mais une nouvelle hypothèse pointe vers une source inattendue : la fusion des trous noirs.


Les neutrinos sont des particules très fantomatiques. ne supporte pas charge électrique Il interagit rarement avec la matière normale par le biais de la force nucléaire faible. Des milliards de neutrinos traversent chaque centimètre carré de votre corps chaque seconde. Il faut donc des observatoires vraiment massifs pour les capturer.

Le plus grand est l’observatoire IceCube Neutrino, une série de détecteurs qui se sont enfoncés dans la calotte glaciaire de l’Antarctique. Parfois, un neutrino entre en collision avec une molécule de glace d’eau et provoque un flash lumineux que l’observatoire peut détecter.

Alors qu’IceCube a vu d’innombrables événements au fil des ans, quelques-uns se sont démarqués. Certains neutrinos sont si énergétiques – si énergétiques qu’il est difficile de proposer des scénarios plausibles qui pourraient les générer.

À l’autre extrémité du spectre se trouvent peut-être les objets les plus puissants de l’univers trous noirs. Sa gravité intense peut déchirer les étoiles et même conduire à la formation de jets qui peuvent propulser des dizaines de milliers d’années-lumière dans l’espace.

Ainsi, de nouvelles recherches, publiées sur le serveur de préimpression arXiv, suggèrent que les trous noirs pourraient être responsables des niveaux d’énergie les plus élevés des neutrinos. Cependant, cela ne peut pas fonctionner avec des trous noirs isolés, à la place, les trous noirs doivent être entourés de plasma chargé électriquement. Ce plasma orbitera autour du trou noir, formant un disque d’accrétion. Des champs magnétiques et électriques incroyablement puissants dans Disque d’accumulation Ils peuvent contourner le trou noir et envoyer de la matière sortante sous la forme d’un jet.

Lorsque deux trous noirs fusionnent, cela change la direction de l’avion, et parfois les jets peuvent être stimulés par l’énergie gravitationnelle libérée par la fusion.

Les auteurs de la nouvelle étude suggèrent que si les conditions sont idéales, l’amplification du jet pendant la fusion pourrait conduire à une énergie incroyablement élevée de neutrinos.

Pour correspondre au nombre observé de neutrinos de haute énergie détectés par IceCube, les auteurs suggèrent que ces trous noirs ne devraient pas fusionner très souvent. Si les neutrinos sont alimentés par des processus de fusion trous noirs supermassifs, il suffit alors d’entrer en collision tous les 100 000 à 10 millions d’années dans chaque gigaparsec cubique de volume. Si à la place neutrinos Ils sont alimentés par des fusions de trous noirs de masse stellaire, et ne devraient alors se produire que 10 à 100 fois par an dans chaque gigaparsec cubique de volume.

Ce sont des chiffres prometteurs car les résultats se situent dans la fourchette attendue des taux de fusion pour les trous noirs de masse stellaire et supermassifs. trous noirs. Donc, avec les mécanismes en marche, cela a du sens. Seules plus d’observations pourront le dire et, espérons-le, les astronomes pourront identifier la source de ces particules extraterrestres hautement énergétiques.

Plus d’information:
Ilja Jaroschewski et al., Émission extragalactique de neutrinos à partir de fusions de trous noirs supermassifs et stellaires, arXiv (2022). doi : 10.48550/arxiv.2210.11337

Informations sur la revue :
arXiv

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la citation: Lorsque les trous noirs entrent en collision, ils produisent également des neutrinos (2022, 7 novembre) Extrait le 7 novembre 2022 de https://phys.org/news/2022-11-black-holes-collide-neutrinos.html

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Delphine Perrault

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