Dans la lointaine galaxie du Cigare, il existe un phare singulier. Il n'émet pas de lumière au sens habituel – ses rayons naissent dans un nuage surchauffé autour d'un trou noir qui dévore la matière d'une étoile voisine. De tels objets sont appelés sources de rayons X ultralumineuses. Leur éclat en rayons X est si intense qu'il éclipse des galaxies entières.
Ce nuage – la couronne – ressemble à un chaudron bouillonnant. Les particules de plasma s'y agitent à des vitesses vertigineuses, entrent en collision et sont accélérées. Mais pour produire des neutrinos (ces particules fantômes qui traversent les planètes de part en part), une condition particulière est requise : le plasma doit être raréfié, comme un désert où les grains de sable se croisent rarement. Sinon, les protons gaspilleraient leur énergie dans de fréquentes collisions et ne pourraient pas atteindre les vitesses nécessaires.
Les auteurs de la nouvelle étude ont découvert que ce régime ne s'active que si le trou noir avale au maximum cinq « portions » de matière par unité de temps (une portion étant la masse que le trou peut engloutir à une certaine limite). Dans ce cas, les protons sont accélérés à des énergies de plusieurs dizaines de TeV – comme s'ils recevaient chacun un coup de foudre. En entrant en collision avec des quanta de lumière ou d'autres particules, ils engendrent des neutrinos. De plus, plus la couronne devient dense, plus la contribution des collisions directes entre protons augmente, et le spectre des neutrinos s'élargit.
Les calculs ont révélé une corrélation intrigante : la luminosité du rayonnement neutrino croît plus vite que celle des rayons X – environ comme le carré et demi. Cela signifie que les sources les plus brillantes en rayons X pourraient être encore plus remarquables en lumière neutrino. Les futurs observatoires pourraient capter ce signal et découvrir une nouvelle classe d'accélérateurs cosmiques. Ainsi, ce phare que nous ne voyions qu'en rayons X se mettra à parler le langage des particules fantômes.
Les neutrinos interagissent si faiblement avec la matière qu'ils pourraient traverser une couche de plomb d'une année-lumière d'épaisseur sans heurter un seul atome.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan engendrait des structures mystérieuses ; ici, c'est le trou noir lui-même qui produit des particules capables de révéler sa vie cachée.