Une simulation des lignes de champ magnétique (vert) entourant un trou noir (gauche). Alors que les lignes de champ se cassent et se reconnectent, des poches de forme plasmatique (centre des cercles verts). Ces poches de plasma se lancent vers l'intérieur vers le trou noir ou vers l'extérieur dans l'espace, évacuer l'énergie du champ magnétique. Crédit :A. Bransgrove et al./ Lettres d'examen physique 2021
Les trous noirs ne sont pas ce qu'ils mangent. La relativité générale d'Einstein prédit que peu importe ce qu'un trou noir consomme, ses propriétés extérieures ne dépendent que de sa masse, rotation et charge électrique. Tous les autres détails sur son alimentation disparaissent. Les astrophysiciens appellent cela avec fantaisie la conjecture sans cheveux. (Trous noirs, ils disent, "n'ai pas de cheveux.")
Il y a une menace potentiellement velue pour la conjecture, bien que. Les trous noirs peuvent naître avec un champ magnétique puissant ou en obtenir un en grignotant du matériau magnétisé. Un tel champ doit rapidement disparaître pour que la conjecture sans cheveux tienne. Mais les vrais trous noirs n'existent pas isolément. Ils peuvent être entourés de plasma - un gaz tellement énergisé que des électrons se sont détachés de leurs atomes - qui peut entretenir le champ magnétique, infirmant potentiellement la conjecture.
À l'aide de simulations sur ordinateur d'un trou noir englouti par le plasma, des chercheurs du Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics (CCA) à New York, L'Université de Columbia et l'Université de Princeton ont constaté que la conjecture sans cheveux tient. L'équipe rend compte de ses conclusions le 27 juillet dans Lettres d'examen physique .
"La conjecture sans cheveux est une pierre angulaire de la relativité générale, " déclare le co-auteur de l'étude Bart Ripperda, chercheur au CCA et stagiaire postdoctoral à Princeton. "Si un trou noir a un champ magnétique de longue durée, alors la conjecture sans cheveux est violée. Heureusement, une solution est venue de la physique des plasmas qui a empêché la conjecture sans cheveux d'être brisée."
Les simulations de l'équipe ont montré que les lignes de champ magnétique autour du trou noir se brisent et se reconnectent rapidement, créant des poches remplies de plasma qui se lancent dans l'espace ou tombent dans la gueule du trou noir. Ce processus draine rapidement le champ magnétique et pourrait expliquer les éruptions observées près des trous noirs supermassifs, rapportent les chercheurs.
"Les théoriciens n'y ont pas pensé parce qu'ils mettent généralement leurs trous noirs dans le vide, " dit Ripperda. " Mais dans la vraie vie, il y a souvent du plasma, et le plasma peut soutenir et introduire des champs magnétiques. Et cela doit correspondre à votre conjecture sans cheveux."
