Le ciel nocturne en lumière neutrino ressemble à une toile sur laquelle travaillent deux mains. L'une tient un pinceau large et doux : ce sont les restes de supernova, les enveloppes laissées par les explosions d'étoiles. L'autre serre une plume fine et dure : les microquasars, des systèmes binaires où un trou noir enroule la matière en jets étroits. Les deux mains accélèrent des protons à des énergies énormes, et ceux-ci, en collision avec le gaz interstellaire, produisent des neutrinos et des rayons gamma. Mais jusqu'à présent, on ignorait quelle main était responsable de quelle région du ciel.
Les auteurs de la nouvelle étude ont construit un modèle dans lequel les deux classes d'accélérateurs agissent indépendamment. Pour chaque source, ils ont calculé comment les particules se propagent dans la Galaxie, comme de l'encre sur du papier. Les restes de supernova accélèrent les protons jusqu'à 68 TeV, et les microquasars jusqu'à 6 PeV, soit cent fois plus énergétiques. L'efficacité d'accélération a été ajustée pour que le modèle corresponde aux mesures des rayons cosmiques près de la Terre. Il en ressort que les microquasars convertissent environ 10 % de leur énergie en particules accélérées, et les restes de supernova 6 %.
La comparaison avec les données de l'observatoire de neutrinos IceCube montre un accord : le flux prédit dans la Galaxie interne correspond aux observations sur 12 ans. Les cartes gamma, calculées en tenant compte de l'absorption par le rayonnement de fond, reproduisent également les mesures de LHAASO. Les points chauds sur le ciel neutrino ne sont pas des accélérateurs individuels, mais des régions de gaz dense sur lesquelles se projette la mer de rayons cosmiques.
Désormais, les astronomes disposent d'un modèle de fond prêt à l'emploi. Il aidera à rechercher des sources ponctuelles de neutrinos dans les données d'IceCube, KM3NeT et Baikal-GVD, en les distinguant de la lueur diffuse. De plus, le modèle relie les mesures locales des rayons cosmiques au rayonnement global de la Galaxie : deux mains qui dessinent un même ciel, enfin reconnaissables à leur écriture.
L'efficacité d'accélération des protons par les microquasars, d'environ 10 %, signifie que chacun de ces objets en phase active injecte dans les rayons cosmiques une énergie comparable à la luminosité d'Eddington totale pour un trou noir de 10 masses solaires, soit environ $10^{39}$ erg/s.