Les trous noirs, accélérateurs de particules fantômes express
Une nouvelle étude le confirme : les ondes de choc dans le plasma autour des trous noirs supermassifs au centre des galaxies agissent comme des vagues océaniques qui propulsent les protons à des vitesses proches de celle de la lumière. Même une vague faible leur cède un dixième de son énergie — comme une petite houle qui envoie un surfeur dans l'espace. En rebondissant sur les champs magnétiques, les protons gagnent une énergie un million de fois supérieure à celle du Grand collisionneur de hadrons, et engendrent des neutrinos — des particules qui traversent les planètes comme si elles étaient du vide.
Mais pourquoi voit-on des neutrinos provenant de la galaxie NGC 1068, et pas de rayons gamma ? Le rayonnement gamma né dans la vague sombre dans les profondeurs du plasma, comme la lumière dans une eau trouble. La couronne du trou noir ne laisse pas passer la lumière, mais pour les neutrinos, ce n'est qu'une légère ride. L'accélérateur est sélectif : les électrons ne reçoivent presque pas d'énergie, tandis que les protons s'échappent comme les grands gagnants.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2601.01999v2
Recent observations by the IceCube Neutrino Observatory have revealed a significant excess of high-energy neutrinos from nearby Seyfert galaxies, such as NGC~1068, without a corresponding flux of high-energy gamma-rays. This suggests that neutrinos are produced via hadronic interactions in a region opaque to gamma-rays, likely a hot corona surrounding the central supermassive black hole. However, the mechanism responsible for accelerating the parent protons to the required energies ($$\sim 100$$ TeV) remains an open question. In this study, we investigate diffusive shock acceleration (DSA) in active galactic nucleus (AGN) coronae using a suite of one-dimensional Particle-in-cell (PIC) simulations spanning a broad range of plasma parameters. We find that DSA is a robust and efficient mechanism for proton acceleration, consistently channeling approximately 10\% of the shock's kinetic energy into non-thermal ions, even for shocks with sonic Mach number as low as $$ M_s \approx 2$$. In contrast, the efficiency of electron acceleration is highly variable and less efficient ($$<1\%$$) in our parameter survey. These findings provide strong, first-principles support for the hadronic models of neutrino production in AGN and offer quantitative constraints that can explain the observed gamma-ray deficit.
Les ondes de choc dans l'espace peuvent accélérer des particules à des énergies un million de fois supérieures à celles du Grand collisionneur de hadrons — l'accélérateur le plus puissant sur Terre.
Dans le roman de Stanislas Lem « La Voix du maître », les neutrinos servent de moyen idéal de communication interstellaire en raison de leur capacité à traverser n'importe quoi.