Le télescope souterrain japonais Hyper-Kamiokande se prépare à détecter des neutrinos provenant de supernovas ayant explosé avant la formation de la Terre.

Un détecteur inédit pour étudier des étoiles disparues bien avant la formation du Système solaire

Au Japon, la construction du télescope à neutrinos de nouvelle génération Hyper-Kamiokande arrive dans sa phase finale, au cœur d’une installation enfouie profondément sous terre. Ce détecteur est conçu pour traquer des flux de neutrinos extrêmement faibles - des particules élémentaires qui interagissent à peine avec la matière et sont capables de transporter des informations sur des événements survenus dans l’Univers primordial.

L’objectif central d’Hyper-Kamiokande est de mettre en évidence le fond diffus de neutrinos de supernovae (DSNB). Ce fond résulte des explosions d’étoiles massives qui ont achevé leur évolution il y a des milliards d’années. Comme les neutrinos traversent presque toute matière sans atténuation notable, ils peuvent livrer des indices sur des astres disparus longtemps avant l’apparition de la Terre.

Pour atteindre cette sensibilité, le dispositif repose sur une architecture monumentale : un immense réservoir rempli d’eau ultra-pure, associé à des milliers de photodétecteurs très sensibles. Ceux-ci enregistrent les rares éclairs de lumière produits lorsque des neutrinos interagissent avec les molécules d’eau. Afin de réduire au maximum les bruits de fond, l’ensemble est installé à plus de 600 mètres sous la surface.

Les chercheurs estiment qu’Hyper-Kamiokande rendra possible, pour la première fois, l’enregistrement du DSNB et fournira des mesures directes de la fréquence des explosions de supernovae au début de l’histoire de la Galaxie. Ces données permettront de confronter les modèles de formation stellaire et d’évolution des étoiles massives, tout en précisant le rôle des supernovae dans la dispersion des éléments lourds à l’échelle cosmique.

Une caractéristique majeure d’Hyper-Kamiokande tient à son gabarit : le volume de son réservoir dépasse 250 000 tonnes d’eau, ce qui en fait le plus grand détecteur de neutrinos au monde.

L’entrée en service du télescope devrait inaugurer une nouvelle étape de l’astronomie des neutrinos, en ouvrant l’étude d’objets inaccessibles aux approches d’observation classiques. Cela élargira la compréhension de l’origine et de l’évolution des étoiles, ainsi que des phénomènes qui se déroulaient dans la Galaxie avant la naissance du Système solaire.

La détection du DSNB grâce à Hyper-Kamiokande constituerait une avancée majeure pour l’astrophysique : elle marquerait une nouvelle ère pour l’astronomie. Pour la première fois, les scientifiques pourraient suivre non seulement les sursauts d’étoiles proches, mais aussi reconstituer l’histoire de l’ensemble des étoiles massives ayant existé et disparu il y a des milliards d’années.