La bougie gamma de Markarian 421 se coupe elle-même express
Un projecteur brille de plus en plus fort, mais à un certain seuil, l'ampoule grille soudainement — et la lumière s'arrête. C'est un peu ce que les astrophysiciens ont observé avec le lointain blazar Markarian 421. C'est une galaxie active dont le jet de plasma surchauffé (le jet) pointe presque exactement vers la Terre, comme le faisceau d'un phare cosmique. Le télescope HAWC, perché dans les montagnes du Mexique, a surveillé cet objet en continu et a accumulé des observations sur 2460 passages dans son champ de vision.
Pendant les périodes calmes, le rayonnement gamma de Mrk 421 ressemble à un bruit de fond régulier. Mais quand la source entre en mode de haute activité, le tableau change radicalement. Au lieu d'un spectre lisse qui s'étend sans fin, on voit une coupure nette à une énergie d'environ 13 TeV (téraélectronvolts). C'est comme si le son s'arrêtait soudainement sur une note — puis le silence. Les scientifiques ont vérifié : un modèle avec une chute exponentielle décrit les données avec un niveau de confiance de 3,8 sigma, bien plus convaincant qu'une simple loi de puissance sans coupure.
Le plus intrigant, c'est la nature de cette coupure. En général, les rayons gamma peuvent perdre de l'énergie en cours de route en entrant en collision avec les photons de la lumière de fond extragalactique (la faible lueur de toutes les étoiles et galaxies de l'histoire de l'Univers). Mais les calculs montrent que la chute mesurée ne correspond pas à ce que l'on attendrait d'une telle absorption. Cela signifie que la source elle-même cesse d'émettre des particules au-delà d'une certaine énergie — son « fusible » interne se déclenche avant que le milieu intergalactique n'intervienne. Cela permet de poser des limites supérieures sur la luminosité de cette lumière de fond elle-même — une caractéristique fondamentale du cosmos, difficile à mesurer directement.
Ainsi, le blazar, telle une ampoule qui grille, ne nous renseigne pas seulement sur ses propres mécanismes, mais nous aide aussi à voir la toile de lumière invisible qui imprègne tout l'Univers.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2605.23107
The blazar Mrk 421 exhibits rapid variability over a wide range of timescales. Spectral differences have been observed during the different emission states of Mrk 421. During the high emission states, tests to constraint the Hubble constant and the photon intensity of Extragalactic Background Light (EBL) can be performed. The HAWC observatory provides an exceptionally long term monitoring of the source at TeV energies. We selected periods of high emission state and low emission state in data with total observation time of 2460 transits from the HAWC observatory using the All-sky Root around in an Unbiased way methodology. We report on evidence of a cutoff in the spectrum of Mrk 421 during high emission states. An Exponential Cutoff Power Law is preferred over a Simple Power Law at a $$3.8\,\sigma$$ level. In the Exponential Cutoff Power Law, the cutoff is found at $$13\pm3~\text{TeV}$$. Using this result, we provide upper limits on the specific intensity of EBL photons. Moreover, the value of the energy cutoff found in our analysis is different from the cutoff expected by the interaction of gamma-rays with EBL photons. This result indicates that the cutoff is intrinsic to the source.
Les blazars sont des quasars dont le jet est pointé directement vers nous. Si un tel faisceau traversait notre galaxie, il pourrait stériliser des planètes à des centaines d'années-lumière.