Dans l'état actuel des connaissances scientifiques et des équipements, comprendre les trous noirs astrophysiques nécessite invariablement des études détaillées des éléments observables qui les entourent. Le projet STRONGGRAVITY a développé de nouveaux outils analytiques pour faire exactement cela, en mettant l'accent sur le rayonnement.

Les processus de rayonnement qui se déroulent à proximité des trous noirs nous en disent long sur la physique dans des conditions extrêmes, conditions que même les configurations expérimentales les plus avancées ne peuvent pas recréer. Ils offrent également une occasion unique de tester la théorie de la relativité d'Einstein dans le régime des champs forts.

En utilisant les données de la mission satellite à rayons X XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, l'Observatoire européen austral et d'autres sources pertinentes, le projet STRONGGRAVITY (Probing Strong Gravity by Black Holes Across the Range of Masses) vise à mieux comprendre ces processus radiatifs. Dr Michal Dovciak, avec son équipe à l'Institut d'astronomie de l'Académie tchèque des sciences, a passé les quatre dernières années à analyser et à interpréter des observations spectrales à plusieurs longueurs d'onde et à synchronisation rapide de systèmes contenant des trous noirs afin d'approfondir cette compréhension.

Les nouveaux outils du projet, qui peut calculer le spectral, propriétés de synchronisation et de polarisation des rayonnements au voisinage du trou noir, on espère non seulement contribuer à l'astrophysique, mais aussi pour permettre de nouvelles recherches et idées scientifiques en Europe et au-delà.

Pourquoi est-il important de mieux comprendre les processus de rayonnement à proximité des trous noirs ?

Les trous noirs sont assez bien compris en tant qu'objets mathématiques, Cependant, il existe encore de nombreux mystères quant à leur comportement en tant qu'objets astrophysiques. Comment interagissent-ils avec leur environnement au centre des galaxies ? Comment se nourrissent-ils de la matière proche et quelle est la nature de leur accrétion ? Quelles sont les raisons des flux sortants par lesquels ils alimentent la galaxie hôte ?

Toutes les informations que nous pouvons obtenir sur les trous noirs en tant qu'objets astrophysiques proviennent de radiations dans leur proche voisinage, surtout ceux à très haute énergie. Par conséquent, nous nous concentrons principalement sur les rayons X. Il faut décrypter tous les processus qui créent ou influencent ce rayonnement pour mieux comprendre ce qui se passe, plus précisement, de quels composants sont constitués ces systèmes (disque d'accrétion, couronne, les vents, etc.), quelles sont leurs propriétés et comment ils interagissent entre eux.

Sur quel type de trous noirs vous concentrez-vous et pourquoi ?

Nous nous concentrons sur de nombreux lumineux, des sources actives de noyaux galactiques - chacune hébergeant un trou noir super-massif d'une gamme de masse équivalente à des millions ou des milliards de masses solaires - ainsi que quelques trous noirs d'origine stellaire au sein de notre galaxie.

Une source d'intérêt particulière est Sgr A* - le trou noir super-massif mais silencieux au centre de notre galaxie. Nous nous sommes concentrés sur les espèces de trous noirs les plus actives, car ils nous fournissent le plus d'informations possible pour les étudier.

Selon vous, quelles ont été les principales contributions du projet ?

Nous avons développé de nouveaux outils et modèles sophistiqués ainsi que des outils préexistants améliorés. Ces outils et modèles sont maintenant utilisés par les astronomes pour mieux comprendre les données provenant des observations au sol et par satellite.

En utilisant ces outils, nous avons par exemple détecté la toute première allusion à la précession relativiste de l'orbite de l'une des étoiles les plus proches du trou noir central de la Voie lactée.

Comment ces nouveaux outils contribueront-ils aux futures missions comme ATHENA ?

Nous les avons déjà utilisées pour définir le thème scientifique 'Les environnements proches des trous noirs super-massifs' pour la mission ATHENA. Nous avons simulé des observations avec différents instruments de cette mission pour estimer leurs performances dans différentes configurations possibles. Les deux objectifs principaux de ce thème consistent à mesurer la rotation du trou noir via la réflexion des rayons X du disque d'accrétion ainsi que la géométrie de la couronne du disque d'accrétion via des études de réverbération des rayons X.

Comment accéder et utiliser vos outils par la communauté scientifique ?

Nous avons une page Web dédiée sur notre site Web où les outils sont fournis avec une documentation sur la façon de les utiliser.

Que devez-vous encore réaliser avant la fin du projet ?

Il y a plusieurs sous-projets qui doivent encore être achevés et nous aimerions les finaliser avant la fin du projet. Nous travaillons toujours sur les calculs de l'influence de la couronne sur l'émission du disque d'accrétion, nous améliorons le code pour les études de réverbération des rayons X et nous aimerions terminer le modèle de réflexion pour les binaires des trous noirs galactiques.