Publié le 1er octobre 2025 à 14h40. Après plus de soixante ans de mystère, une équipe internationale de scientifiques propose une nouvelle explication à l’origine des rayons cosmiques ultra-énergétiques : les vents émis par les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies.
- Depuis 1962, les scientifiques s’interrogent sur l’origine des rayons cosmiques ultra-énergétiques, des particules spatiales d’une puissance inégalée.
- Une équipe de l’Université norvégienne des sciences et de la technologie (NTNU) suggère que ces rayons pourraient être générés par les vents émis par les trous noirs supermassifs.
- Cette hypothèse pourrait enfin résoudre un puzzle cosmique qui déconcerte la communauté scientifique depuis des décennies.
Depuis 1962, l’origine des rayons cosmiques d’énergie ultra-élevée constitue un défi pour les astrophysiciens. Ces particules, en réalité les noyaux d’atomes voyageant à des vitesses proches de celle de la lumière, possèdent une énergie bien supérieure à tout ce que l’on peut reproduire en laboratoire. Certaines atteignent des niveaux allant jusqu’à 1020 Volt-électrons.
« Cette petite particule peut stocker l’énergie équivalente à une balle de tennis frappée par Serena Williams à 200 kilomètres par heure », explique Foteini Oikonomou, professeure associée au département de physique de la NTNU. L’énergie de ces particules est même environ un million de fois supérieure à celle des particules créées dans le Grand collisionneur de hadrons.
Heureusement, l’atmosphère terrestre protège les habitants de la planète en détruisant ces particules avant qu’elles n’atteignent le sol. La recherche, menée par le doctorant Domenic Ehlert, en collaboration avec Foteini Oikonomou et Enrico Peretti de l’Université Paris Cité, s’est concentrée sur les vents cosmiques produits par les trous noirs actifs.
Les trous noirs supermassifs, situés au centre des galaxies, ont pour habitude d’engloutir d’énormes quantités de matière. Cependant, une petite partie de cette matière est éjectée sous forme de vents pouvant atteindre la moitié de la vitesse de la lumière. « Nous soupçonnons que ces vents accélèrent les particules jusqu’à des énergies extraordinaires », précise Ehlert.
Selon Peretti, ce phénomène est non seulement spectaculaire, mais pourrait également avoir des conséquences importantes sur l’évolution des galaxies. « Le vent d’un trou noir peut même empêcher la formation de nouvelles étoiles dans une galaxie. Mais plus surprenant encore, il pourrait s’agir de la machine à rayons cosmiques la plus extrême que nous connaissions », a-t-il déclaré.
Jusqu’à présent, les hypothèses concernant l’origine des rayons cosmiques ultra-énergétiques pointaient vers les explosions de rayons gamma, les galaxies en formation d’étoiles ou les jets de plasma émis par les trous noirs. Cependant, selon Oikonomou, aucune de ces théories n’a pu être confirmée par des preuves solides. « Toutes ces hypothèses sont plausibles, mais aucune ne correspond vraiment aux données observées. C’est pourquoi nous explorons la possibilité que les vents des trous noirs supermassifs jouent un rôle clé », explique-t-elle.
L’équipe de la NTNU reconnaît que cette hypothèse n’est pas une réponse définitive. « Notre réponse est plutôt prudente : ‘peut-être’ », nuance Oikonomou. « Les conditions sont favorables à l’accélération des particules, mais nous n’avons pas encore pu le prouver directement. »
Néanmoins, le modèle développé par l’équipe a permis d’expliquer certains détails de la composition chimique des rayons cosmiques qui restaient inexpliqués par les théories précédentes.
« Nous espérons tester ce modèle grâce à des expériences sur les neutrinos dans les années à venir », ajoute Oikonomou. Si cette hypothèse est confirmée, le mystère des rayons cosmiques ultra-énergétiques, qui intrigue les scientifiques depuis plus de six décennies, pourrait enfin être résolu.
Source Scitechdaily