Une avancée expérimentale majeure vient de modifier notre compréhension des énigmes les plus persistantes de l'astrophysique. Une collaboration scientifique internationale, menée par l'Université d'Oxford, a réussi une première mondiale en produisant des « boules de feu » de plasma au sein du Super Proton Synchrotron (SPS) du CERN, à Genève. Les conclusions de cette démarche audacieuse, publiées dans la revue PNAS le 3 novembre 2025, se concentrent sur l'élucidation d'une absence persistante: celle des rayons gamma de basse énergie dans l'univers observable.
Les blazars, noyaux galactiques actifs propulsés par des trous noirs supermassifs, émettent des jets de rayonnement d'une puissance considérable, atteignant plusieurs téraélectronvolts (TeV). La théorie postule que, durant leur traversée de l'espace intergalactique, ces rayons gamma de haute énergie interagissent avec la lumière stellaire diffuse, créant des paires électron-positron. Ces paires sont ensuite censées interagir avec le fond diffus cosmologique pour générer des rayons gamma d'énergie inférieure, dans la gamme des gigaélectronvolts (GeV). Cependant, les instruments spatiaux, notamment le satellite Fermi, ne détectent pas ces émissions prédites, laissant un vide d'information qui préoccupe la communauté scientifique depuis longtemps.
Afin de sonder cette anomalie, l'équipe a exploité l'installation HiRadMat du CERN pour simuler en laboratoire la cascade cosmique. En dirigeant des paires électron-positron, produites par le SPS, à travers une colonne de plasma d'un mètre, les chercheurs ont recréé une analogie du phénomène se déroulant dans l'espace intergalactique. Cette méthodologie expérimentale permet de confronter directement les hypothèses théoriques à une observation contrôlée. Les scientifiques ont constaté que l'instabilité du faisceau de paires, une explication avancée pour la disparition des rayons GeV, n'était pas suffisamment marquée pour justifier à elle seule la déperdition observée.
Cette observation redirige l'attention vers une autre hypothèse: l'influence potentielle de champs magnétiques externes, préexistants à l'échelle cosmique, qui pourraient dévier ces particules chargées hors de notre ligne de visée. L'étude expérimentale, intitulée « Suppression des instabilités des faisceaux de paires dans un analogue de laboratoire des cascades de paires de blazars », souligne la complexité de ces environnements extrêmes. Ce travail éclaire la recherche sur les champs magnétiques cosmiques, dont l'intensité et la nature intergalactique restent difficiles à mesurer directement, ouvrant ainsi une voie pour sonder indirectement ces structures invisibles qui façonnent le cosmos.