Au centre de nombreuses galaxies se cache un trou noir — un objet prédit par les solutions des équations de Karl Schwarzschild. Autour de lui s'étend une couronne incandescente — une région de plasma raréfié, chauffé à des milliards de degrés. Par analogie avec la couronne solaire, mais incomparablement plus chaude et plus dense, elle sert d'accélérateur naturel de particules. C'est ici, dans cette chaudière extrême, que naissent les neutrinos — des particules fantômes dont l'existence a été postulée par Wolfgang Pauli pour sauver la loi de conservation de l'énergie. Les neutrinos interagissent à peine avec la matière : pour arrêter ne serait-ce que la moitié d'entre eux, il faudrait un mur de plomb d'une épaisseur d'une année-lumière — la distance que la lumière parcourt en un an. Cette analogie simplifie la réalité, mais illustre de façon frappante leur capacité de pénétration étonnante.

Les protons — les noyaux des atomes d'hydrogène, capturés depuis le gaz environnant — sont accélérés à des vitesses proches de celle de la lumière par les puissants champs magnétiques de la couronne. En entrant en collision avec le rayonnement X intense émis par la même couronne, ils déclenchent des réactions photonucléaires et produisent des neutrinos. On pensait auparavant que la principale source de ces particules était les jets relativistes de plasma — les jets éjectés par les galaxies actives. Cependant, les données de l'observatoire de neutrinos antarctique IceCube — un détecteur géant pris dans la glace — ont réfuté cette hypothèse. L'analyse des événements a montré que les principaux fournisseurs de neutrinos étaient les galaxies calmes sans jets, où seule la couronne émet. C'est leur contribution qui explique presque tout le flux de neutrinos observé jusqu'à des énergies de l'ordre du pétaélectronvolt (10¹⁵ eV).

Seules les particules d'énergies record, encore plus élevées, nécessitent plus que le mécanisme coronal — alors entrent en scène les galaxies à jets relativistes. Ainsi, en combinant les observations directes des « fantômes » avec les modèles théoriques, nous reconstituons pas à pas le tableau complet de leur origine.