Il se passe quelque chose avec les bulles de Fermi

En 2010, l’astronome Douglas Finkbeiner et ses deux associés Tracy Slatyer et Meng Su, ont annoncé la découverte de deux étranges bulles géantes, d’environ 25 000 années-lumière chacune, observées par le biais du Fermi Gamma-ray Space Telescope.

Ces bulles, baptisées bulles de Fermi, sont des structures rayonnantes en forme de « 8 » situées de part et d’autre du centre galactique de la Voie lactée et orientées perpendiculairement au disque galactique.

Voie Lactée

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Jusqu’ici, leur origine est restée un mystère, et de nouvelles observations faites récemment tendent à montrer que ce qui se passe à l’intérieur des bulles de Fermi est tout aussi mystérieux.

Deux bulles géantes de gaz chaud émettant des rayons gamma et des neutrinos

Les scientifiques ignorent toujours ce qui a provoqué la formation des bulles de Fermi dans notre galaxie, et ce qui fait qu’elles émettent de si grandes quantités de radiations de haute énergie. Et comme si ce n’était pas assez, l’observatoire IceCube, un observatoire de neutrinos situé en Antarctique, a repéré dernièrement la présence de 10 neutrinos très énigmatiques provenant des bulles. Cela a amené certains astrophysiciens à supposer que des interactions subatomiques inconnues sont peut-être en cours au sein des bulles.

L’orientation particulière des bulles de Fermi – qui s’étendent uniformément au-dessus et en dessous de notre centre galactique – indique qu’elles pourraient être liées à notre trou noir supermassif central, connu sous le nom de Sagittarius A* (ou Sag A*). Mais peut être aussi qu’elles n’ont rien à voir avec Sag A*. A ce stade les scientifiques sont encore dans le flou total.

Malgré leurs températures très élevées, on ne peut pas voir les bulles de Fermi à l’œil nu. Pourtant, quelque chose en elles est capable de produire la lumière la plus haute en énergie qui soit : les rayons gamma. C’est justement ces rayons gamma qui ont permis de les repérer. Les astronomes pensent que les rayons gamma sont produits dans les bulles par les rayons cosmiques, qui sont eux-mêmes des particules de haute énergie.

Mais il n’y a pas que les rayons gamma qui peuvent être produits par les particules de haute énergie. Parfois, les rayons cosmiques interagissent les uns avec les autres pour libérer des neutrinos, des particules presque sans masse qui n’interagissent qu’avec d’autres particules via la force nucléaire faible. Justement, l’Observatoire IceCube a repéré à ce jour 10 neutrinos venant approximativement de la direction des deux bulles de Fermi. Il se pourrait donc que quelque chose produise ces neutrinos extrêmement rares à l’intérieur des bulles de Fermi. Ou pas…

Un puzzle subatomique

Les neutrinos observés par IceCube pourraient tout aussi bien être une simple coïncidence, et les neutrinos en question pourraient venir en réalité d’une partie lointaine de l’univers derrière les bulles. Ou alors, peut-être qu’il existe un ensemble d’interactions à l’intérieur des bulles qui produisent à la fois des rayons gamma et des neutrinos. Ce serait un grand pas en avant pour expliquer la physique des bulles elles-mêmes et cela nous donnerait un énorme indice sur leurs origines.

Récemment, une équipe de chercheurs a passé en revue les données disponibles sur les bulles de Fermi et les a confrontées à différents modèles théoriques pour chercher le bon combo. Mais les auteurs de cette étude n’ont pu trouver aucun des scénarios (ou une combinaison de ces scénarios) correspondant à toutes les données.

En bref, nous ne savons toujours pas ce qui entraîne l’émission de rayons gamma par les bulles, si les bulles produisent également des neutrinos, ou encore ce qui a créé les bulles à l’origine. Les chercheurs ne sont toutefois pas prêts d’abandonner !

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