Que produiraient des collisions entre des étoiles géantes rouges ?
Le prix Nobel de physique 2026 a récompensé l'une des figures majeures de l'astronomie neutrinos, qui a en particulier joué un rôle central dans le développement du détecteur géant IceCube enfoui dans les glaces pures de l'Antarctique.
Avec lui, il a été possible de détecter des neutrinos cosmiques qui ne proviennent ni des réactions thermonucléaires du centre du Soleil, ni des désintégrations radioactives de certains noyaux instables qui chauffent l'intérieur de la Terre, ni des neutrinos fossiles de basse énergie issus du Big Bang. Non, ce que IceCube chasse ce sont des neutrinos produits par des processus qui accélèrent des particules à hautes énergies.
Le prix Nobel de physique 2026 est attribué au physicien belge Francis Halzen, l'une des forces motrices derrière la construction et l’utilisation en Antarctique d’IceCube, un détecteur géant de neutrinos cosmiques, ces particules fantomatiques dont on soupçonne que certaines, à très haute énergie, sont produites aux abords des trous noirs supermassifs au cœur des galaxies.... Lire la suite
On sait qu'il existe des accélérateurs naturels capables de produire les neutrinos qui se sont manifestés dans IceCube, en l'occurrence, des trous noirs supermassifs contenant au moins un million de masses solaires et accrétant de la matière et qui sont derrière l'énergie formidable animant les noyaux actifs de galaxies, comme les blazars.
Mais, bien que ce soit l'hypothèse la plus souvent évoquée, ce n'est pas la seule et on en voit un bon exemple avec celle avancée dans un article publié dans Physical Review D.
Avant de la présenter, rappelons que dans le jargon des physiciens, 1 PeV vaut 1 000 TeV et que l'on accélère des protons au LHC - le plus puissant collisionneur de particules construit par la noosphère - à des énergies d'un peu plus de 10 TeV et que 1 TeV permet de créer presque 1 000 protons en raison de la fameuse relation d'Einstein entre la masse et l'énergie.
Une présentation du détecteur IceCube avec Francis Halzen, le prix Nobel de physique 2026. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle avec deux barres horizontales en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître, si ce n'est pas déjà le cas. En cliquant ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, vous devriez voir l'expression « Traduire les sous-titres ». Cliquez pour faire apparaître le menu du choix de la langue, choisissez « français », puis cliquez sur « OK ». © National Science Foundation, YouTube
Des champs magnétiques 18 milliards de fois plus intenses que sur Terre
Les astrophysiciens des particules se sont demandé ce qui se passerait si des étoiles géantes rouges - ce que deviendra le Soleil en fin de vie - finissaient par entrer en collision. Ce phénomène devrait se produire bien plus vite dans des amas globulaires d'étoiles qui sont bien plus denses que le disque de la Voie lactée.
Les géantes rouges contiennent un cœur d'hélium produit par la fusion des noyaux d'hydrogène. Lors du processus de collision de ces géantes, ces noyaux vont aussi entrer en collision. Les chercheurs ont baptisé ce phénomène « érythrohénose ». Le préfixe érythro- vient du grec ancien eruthros (« rouge ») et sert d'élément de composition pour désigner la couleur rouge.
Les astrophysiciens jouent avec ce concept depuis un certain temps déjà et le nouvel article publié à ce sujet expose un travail conduit à l'aide de simulations hydrodynamiques et de modèles d'évolution stellaire montrant que la fusion de ces noyaux pourrait libérer une énergie gravitationnelle énorme chauffant la matière du produit de la fusion à des températures de 530 millions de kelvins.
Les mouvements turbulents du plasma stellaire amplifieraient également les champs magnétiques jusqu'à environ 18 milliards de gauss (G). Pour mémoire, à la surface de la Terre, le champ magnétique vaut environ 0,25 à 0,65 G, alors que dans les taches solaires, le champ magnétique peut être plusieurs milliers de fois plus intense que celui mesuré à la surface terrestre.
Dans ces conditions extrêmes, les lignes de champ magnétique sont dynamiques et elles se déforment pour donner l'équivalent du phénomène de la reconnexion magnétique observé sur le Soleil. Ce phénomène peut alors accélérer des protons à des énergies considérables. Leurs interactions avec la matière et le rayonnement produiraient des neutrinos dont les énergies s'étendraient du TeV au PeV) !
L'astrophysicienne Françoise Combes, la médaille d’or 2020 du CNRS, professeure au Collège de France et chercheuse à l'Observatoire de Paris, nous explique ce qu'il y a derrière l'astronomie neutrino avec le détecteur IceCube et qui a valu le prix Nobel de physique 2026 à Francis Halzen, l'homme qui, avec ses collègues, a rendu possible la détection des neutrinos cosmiques de haute énergie, probablement en relation avec des trous noirs supermassifs.... Lire la suite
Une nouvelle source d'ondes gravitationnelles
Selon les calculs, le détecteur IceCube pourrait enregistrer en moyenne un neutrino de plus de 100 TeV provenant d'une collision située à environ 55 kiloparsecs, soit 180 000 années-lumière. L'ensemble de ces collisions, à l'échelle cosmologique, pourrait contribuer significativement au flux diffus de neutrinos astrophysiques observé par IceCube.
Les astrophysiciens prédisent également que la fusion des noyaux devrait aussi engendrer des ondes gravitationnelles potentiellement détectables par le futur observatoire spatial Lisa.
Cette étude propose donc une nouvelle catégorie de sources multimessagers, susceptibles d'émettre simultanément des neutrinos, des ondes gravitationnelles et un rayonnement électromagnétique, mais suggère aussi que des collisions entre étoiles géantes rouges pourraient contribuer à expliquer l'origine des neutrinos les plus énergétiques observés dans l'Univers, sans nécessiter systématiquement des trous noirs ou d'autres objets compacts comme accélérateurs de particules.
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