Le télescope spatial Hubble a capturé la première photographie des piliers de la création en 1994. 28 ans plus tard, James Webb a pris le même instantané. Bien que les deux aient servi à observer les dernières limites de l’univers, la vérité est que le Webb a obtenu un meilleur résultat. Un processus comme celui-ci semble se répéter dans les télescopes à neutrinos. Cet outil sera non seulement utile pour mieux comprendre l’univers, mais il pourrait aider à résoudre le mystère de la matière noire ou l’origine des rayons cosmiques.
Cependant, ces types de télescopes diffèrent à l’œil nu de Hubble ou Webb pour la simple raison que je sais situé à de grandes profondeurs, de 2 à 3 kilomètres de la surface. Elle a aussi un autre objet d’étude, le neutrino, considéré par les experts comme l’une des particules les plus insaisissables. Et ce n’est pas parce qu’ils sont peu nombreux, puisqu’il s’agit de la deuxième particule la plus abondante de l’univers. En fait, tous les deux billions de neutrinos produits dans le Soleil traversent le corps humain.
L’une des installations pionnières pour l’étude de cette particule a été le télescope à neutrinos ANTARES, situé au large de Toulon (France). Après 16 ans d’exploitation, ANTARES n’est plus opérationnelle depuis quelques mois. La raison n’est autre que son remplacement par le détecteur de neutrinos ORCA.
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Cela fait partie du projet international KM3NeT (par son acronyme en anglais de Cubic Kilometre Neutrino Telescope), qui a une participation espagnole à travers l’Institut de Physique Corpusculaire (IFIC), un centre conjoint du Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique (CSIC) et de l’Université de Valence (UV).
Les dimensions du KM3NeT seront supérieures à celles d’ANTARES. Et c’est qu’ORCA ne sera pas le seul détecteur de neutrinos. Situé à environ 80 kilomètres au large de Capo Passero, en Sicile (Italie), la construction d’un deuxième télescope, sous le nom d’ARCA, a commencé. Ainsi, les deux occuperont un kilomètre cube d’eau —d’où le nom du projet—, assez pour remplir jusqu’à 400 000 piscines olympiques.
Comment sont les télescopes
L’objectif principal avec ces télescopes ne sera autre que détecter les neutrinos super-énergétiques des galaxies lointaines. Pour cela, le KM3NeT comprendra plus de 6 000 sphères, qui seront attachées à des cordes suspendues verticalement au fond de la mer.
La clé de cette construction se trouve précisément dans les sphères gigantesques. Chacun d’eux a 31 détecteurs très sensibles, appelés tubes photomultiplicateurs. Ce dispositif de détection de photons utilise l’effet photoélectrique combiné à l’émission secondaire pour convertir la lumière en un signal électrique.
Instrument du télescope sous-marin KM3NeT. KM3NeT Omicrono
Une fois sous la mer les sphères seront ancrées à environ 3,5 kilomètrespour attendre les éclairs de rayonnement qui se produisent lorsque les neutrinos, également appelés particules fantômes, interagissent avec l’eau environnante.
Il y aura ceux qui penseront que cela n’a pas beaucoup de sens de construire des télescopes sous la mer, mais il y a une explication scientifique derrière cette décision. Et c’est que l’eau, en absorbant tant de lumière, nous permet de connaître l’origine des neutrinos.
L’une des sphères est immergée dans les côtes de la Sicile.
Le même processus peut être fait avec des détecteurs forés sous la glace, comme l’observatoire IceCube Neutrino l’a déjà démontré. En opération depuis 2011, l’IceCube dispose d’un détecteur couvrant un kilomètre cube enfoui à 2 000 mètres sous la surface du pôle Sud. Ce télescope a pu obtenir la première preuve que certains neutrinos proviennent du blazar TXS 0506+056.
Le blazar est un type de galaxie à noyau actif (AGN) qui possède un trou noir d’une masse des millions de fois supérieure à celle du Soleil, sur lequel la matière tombe à grande vitesse.
L’observatoire de neutrinos IceCube. Observatoire de neutrinos IceCube Omicrono
Dans le cas des télescopes sous-marins, l’équipe a opté pour la mer plutôt que la glace car l’eau diffuse moins de lumière. Cependant, à l’intérieur de l’eau, les neutrinos sont capables de se déplacer plus rapidement que la lumière elle-même dans ce milieu.
Le KM3NeT et l’IceCube sont des technologies particulières. Mais pas à cause des particules qu’ils étudient, ni à cause du lieu où ils ont été construits. La particularité des deux réside dans leur fonctionnement. Ceci est basé sur détecter une lumière bleutée – appelée lumière Cherenkov –un type de rayonnement électromagnétique produit par des particules chargées dans l’eau qui la traversent plus vite que la lumière.
Mieux que le James Webb ?
Il est encore tôt pour tirer des conclusions sur l’efficacité de KM3NeT, par rapport à l’Observatoire de neutrinos IceCube. Selon les prévisions des chercheurs, Le télescope ORCA terminera son installation de 115 lignes de détection en 2026tandis qu’ARCA, qui compte le même nombre de lignes de détection, prendra fin deux ans plus tard.
Comment est-il alors possible qu’il y ait des publications où l’on s’assure que le KM3NeT fournira plus d’informations sur le cosmos que le James Webb? D’après le projet lui-même, ils reconnaissent même que l’un de leurs télescopes, l’ARCA, sera capable de cartographier 87% du ciely compris le centre galactique de la Voie lactée.
Représentation du télescope sous-marin KM3NeT. KM3NeT Omicrono
Pendant ce temps, les experts continuent de débattre de l’origine du neutrino, malgré les avancées que l’IceCube a déjà réalisées. Les explosions de supernova, les centres actifs des galaxies ou les sursauts gamma sont quelques-unes des hypothèses qui ont été évoquées.
De son côté, le professeur chercheur du CSIC à l’IFIC Juan José Hernández Rey assure que «Les les neutrinos sont très intéressants pour étudier le cosmos« Hernández connaît bien les neutrinos puisqu’il participe depuis 2015 au projet KM3NeT, mené par l’IFIC en Espagne. « Contrairement aux photons ou aux rayons cosmiques, le neutrino parcourt des distances intergalactiques sans être absorbé ni dévié », explique l’enseignant de la rencontre qui a réuni une centaine de scientifiques pour préparer le plus grand télescope à neutrinos du monde.
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