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    Un torchage violent révélé au cœur d'un système de trou noir

    Vue d'artiste du système de trou noir MAXI J1820+070, en fonction des caractéristiques observées. Le trou noir se nourrit de l'étoile compagnon, dessinant la matière dans un vaste disque de matière inspirante. Alors qu'il se rapproche du trou noir lui-même, une partie de ce matériau est projetée dans des « jets » énergétiques à faisceau crayon au-dessus et au-dessous du disque. La lumière ici est suffisamment intense pour éclipser le Soleil mille fois. ©John Paice Crédit :©John Paice. Type de licence Attribution (CC BY 4.0)

    Une équipe internationale d'astronomes, dirigé par l'Université de Southampton, ont utilisé des caméras de pointe pour créer un film à haute fréquence d'images d'un système de trou noir en pleine croissance à un niveau de détail jamais vu auparavant. Ce faisant, ils ont découvert de nouveaux indices pour comprendre l'environnement immédiat de ces objets énigmatiques. Les scientifiques publient leurs travaux dans un nouvel article en Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

    Les trous noirs peuvent se nourrir d'une étoile proche et créer de vastes disques d'accrétion de matière. Ici, l'effet de la forte gravité du trou noir et du propre champ magnétique du matériau peut provoquer l'émission de niveaux de rayonnement changeant rapidement à partir du système dans son ensemble.

    Ce rayonnement a été détecté en lumière visible par l'instrument HiPERCAM sur le Gran Telescopio Canarias (La Palma, Canaries) et en rayons X par l'observatoire NICER de la NASA à bord de la Station spatiale internationale.

    Le système de trou noir étudié est nommé MAXI J1820+070, et a été découvert pour la première fois au début de 2018. Il n'y a que 10 ans environ, à 000 années-lumière, dans notre propre Voie Lactée. Il a la masse d'environ 7 Soleils, avec cela s'est effondré dans une région de l'espace plus petite que la ville de Londres.

    L'étude de ces systèmes est généralement très difficile, car leurs distances les rendent trop faibles et trop petits pour être vus - même sans utiliser le télescope Event Horizon, qui a récemment pris une photo du trou noir au centre de la galaxie M87. Les instruments HiPERCAM et NICER permettent cependant aux chercheurs d'enregistrer des « films » de la lumière changeante du système à plus de trois cents images par seconde, capturant de violents « crépitements » et « éruptions » de la lumière visible et des rayons X.

    Crédit :Université de Southampton

    John Paice, un étudiant diplômé de l'Université de Southampton et du Centre interuniversitaire d'astronomie et d'astrophysique en Inde était l'auteur principal de l'étude présentant ces résultats, et aussi l'artiste qui a créé le film. Il a expliqué le travail comme suit :« Le film a été réalisé à partir de données réelles, mais ralenti à 1/10e de la vitesse réelle pour permettre à l'œil humain de discerner les fusées éclairantes les plus rapides. Nous pouvons voir à quel point le matériau autour du trou noir est si brillant, il éclipse l'étoile qu'il consomme, et les scintillements les plus rapides ne durent que quelques millisecondes - c'est la sortie d'une centaine de soleils et plus émis en un clin d'œil."

    Les chercheurs ont également découvert que les baisses des niveaux de rayons X s'accompagnent d'une augmentation de la lumière visible (et vice-versa). Et les éclairs les plus rapides dans la lumière visible se sont avérés émerger une fraction de seconde après les rayons X. De tels motifs révèlent indirectement la présence de plasma distinct, matériau extrêmement chaud où les électrons sont dépouillés des atomes, dans des structures plongées dans l'étreinte de la gravité du trou noir, sinon trop petit à résoudre.

    Ce n'est pas la première fois que cela a été trouvé; une différence d'une fraction de seconde entre les rayons X et la lumière visuelle a été observée dans deux autres systèmes hébergeant des trous noirs mais elle n'a jamais été observée à ce niveau de détail. Les membres de cette équipe internationale ont été à l'avant-garde de ce domaine au cours de la dernière décennie. Dr Poshak Gandhi, aussi de Southampton, trouvé les mêmes signatures temporelles éphémères dans les deux systèmes précédents.

    Il a commenté l'importance de ces découvertes :« Le fait que nous voyions maintenant cela dans trois systèmes renforce l'idée qu'il s'agit d'une caractéristique unificatrice de tels trous noirs en croissance. Si cela est vrai, cela doit nous dire quelque chose de fondamental sur le fonctionnement des flux de plasma autour des trous noirs.

    "Nos meilleures idées invoquent un lien profond entre les bits inspiratoires et sortants du plasma. Mais ce sont des conditions physiques extrêmes que nous ne pouvons pas reproduire dans les laboratoires terrestres, et nous ne comprenons pas comment la nature gère cela. De telles données seront cruciales pour trouver la bonne théorie."


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