Jonathan Biteau "Le fond diffus extragalactique multi-messager"

mercredi 21 juin 2023, 10:00 → 12:00 Europe/Paris

100/-1-A900 - Auditorium Joliot Curie (IJCLab)

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Le fond diffus extragalactique multi-messager

Résumé :

Notre compréhension du bilan radiatif de l'univers a progressé de manière spectaculaire au cours de la dernière décennie. La brillance du ciel extragalactique est désormais mesurée en photons, neutrinos et rayons cosmiques par des observatoires au sol, dans les profondeurs marines et glaciaires, par des satellites en orbite autour de la Terre et par des sondes aux confins du système solaire. La combinaison de leurs mesures sur 27 décades en fréquence permet aujourd'hui d'estimer la densité d'énergie de la plupart des composantes du fond extragalactique avec une incertitude meilleure que 30%. Une telle précision est essentielle à notre compréhension des populations de sources extragalactiques et de l'origine de leur puissance, qu'elle provienne de l'évolution stellaire, de l'accrétion ou de l'éjection auprès de trous noirs. Ce manuscrit fournit un résumé de l'ensemble des mesures spectrales du fond extragalactique multi-messager publiées à ce jour, qui sont intégrées dans une base de données ouverte. La convergence des différentes observables est remarquable. Deux controverses observationnelles subsistent dans les bandes radio et optique, dont les implications pourraient remettre en question nos modèles standards ou révéler des avant-plans inattendus. En dehors de ces bandes, 30 à 90% du fond électromagnétique est résolu dans les populations extragalactiques connues. En revanche, les excès décelés en neutrinos et rayons cosmiques extragalactiques ne représentent que quelques pourcents du spectre total du ciel. Les leçons tirées sur le ciel extragalactique en rayons gamma et en rayons cosmiques sont examinées et les progrès attendus grâce aux aux futures observations sont discutés. De nouvelles fenêtres sur le spectre multi-messager extragalactique sont ouvertes. Elles donnent déjà un aperçu des accélérateurs les plus extrêmes de l'univers.

The multi-messenger extragalactic background

Abstract :

Our understanding of the radiation record of the universe has advanced dramatically over the past ten years. The brightness of the extragalactic sky is now measured in photons, neutrinos and cosmic rays by observatories on the ground, in the depths of the sea and ice, by satellites orbiting the Earth, and by probes at the edge of the solar system. The combination of their measurements over 27 frequency decades allows us today to estimate the energy density of most of the components of the extragalactic background with an uncertainty better than 30%. Such accuracy is critical to our understanding of extragalactic source populations and of the origin of their power, whether from stellar evolution, black-hole accretion or ejection. This manuscript provides a summary of virtually all multi-messenger measurements of the extragalactic background spectrum published to date, which are integrated into an open database. The convergence of the various observables is remarkable. Two observational controversies remain in the radio and optical bands, whose implications could challenge our standard models or reveal unexpected foregrounds. Outside these bands, 30% to 90% of the electromagnetic background is resolved in the known extragalactic populations. On the other hand, the excesses found in extragalactic neutrinos and cosmic rays represent at best a few percent of the whole sky spectrum. The lessons learned on the extragalactic sky in gamma rays and cosmic rays are examined and the expected progress from future observations is discussed. New windows on the extragalactic multi-messenger spectrum are opened. They already give a glimpse of the most extreme accelerators in the universe.