Rencontrer un trou noir serait une perspective effrayante pour notre planète. Nous savons que ces monstres cosmiques dévorent férocement tout objet qui s'éloigne trop près de leur "horizon des événements" - la dernière chance de s'échapper. Mais même si les trous noirs entraînent certains des phénomènes les plus énergétiques de l'univers, la physique de leur comportement, y compris comment ils se nourrissent, reste vivement débattue.

En particulier, les conditions proches du trou noir et le rôle de ses champs magnétiques seraient déterminants, mais sont notoirement difficiles à sonder dans des systèmes cosmiques distants. Aujourd'hui, une équipe internationale d'astronomes a pour la première fois mesuré les propriétés précises du champ magnétique à proximité d'un trou noir dans notre propre galaxie de la Voie lactée.

Les résultats de l'étude, Publié dans Science , pourrait nous aider à mieux comprendre le processus mystérieux par lequel les trous noirs avalent de la matière et se développent.

Prédit mathématiquement à partir de la théorie de la relativité générale d'Einstein, nous pensons maintenant que les trous noirs existent dans une gamme de tailles. On pense que les trous noirs supermassifs – avec un million à un milliard de fois la masse de notre soleil et environ la taille de notre système solaire en étendue – se trouvent au cœur de toutes les galaxies massives et sont susceptibles de jouer un rôle décisif dans la formation et évolution des galaxies.

À l'autre extrême, il y a des trous noirs un peu plus massifs que notre soleil mais contenus dans une région de quelques kilomètres à peine. Ils se forment lors de l'agonie cataclysmique d'étoiles massives ou de la fusion de restes stellaires denses tels que des étoiles à neutrons ou une étoile à neutrons entrant en collision avec un autre trou noir stellaire. Quand ils fusionnent, ils produisent des ondes gravitationnelles.

Des études sur les sursauts de rayons gamma (éclats de lumière à très haute énergie) ont déjà suggéré que des champs magnétiques à grande échelle pouvaient se former à proximité des trous noirs et faire s'échapper des jets de gaz chargé. Un mécanisme similaire est attendu pour les systèmes de trous noirs supermassifs, qui lancent des jets qui s'étendent sur des distances de millions d'années-lumière et sont visibles par des réseaux de radiotélescopes tels que le Very Large Array. Cependant, même le trou noir supermassif le plus proche a près de 30, A 000 années-lumière de nous, il est donc techniquement difficile de sonder leurs champs magnétiques.

Rot cosmique

La nouvelle étude examine un trou noir qui n'en contient que 8, 000 années-lumière de la Terre, partie d'un "système binaire", surnommé V404 Cygni. Il s'agit d'un trou noir avec la masse de dix soleils et d'une étoile similaire à notre propre soleil (mais légèrement plus froide), qui orbitent tous les 6,5 jours. Dans de tels systèmes, la matière de l'étoile peut tomber vers le trou noir compagnon pour être progressivement avalée par celui-ci.

Au cours de son voyage, l'affaire s'échauffe, brille intensément et - en présence de champs magnétiques - une partie peut être éjectée dans l'espace sous la forme d'un faisceau focalisé de gaz chargé (plasma) ou de jets à des vitesses de masse proches de celle de la lumière. La manière exacte dont les champs magnétiques provoquent cet effet est encore inconnue. Heureusement, les éruptions ont tendance à être de longue durée et leur luminosité peut être surveillée depuis la Terre.

Le 15 juin, 2015, V404 Cygni a produit une telle explosion - analogue aux éruptions cutanées vues du soleil - qui a duré deux semaines. L'équipe, qui a immédiatement pointé un certain nombre de télescopes différents sur lui, puis a remarqué que la luminosité du système diminuait soudainement et de manière inattendue vers le 25 juin sur des fréquences lumineuses allant des rayons X à l'infrarouge.

Ils ont réalisé que cette chute brutale de luminosité indiquait que le système se refroidissait. En comparant cette baisse de luminosité avec des modèles qui prédisent comment les électrons produisent de la lumière et perdent de l'énergie – froid – lorsqu'ils tournent en spirale autour des lignes de champ magnétique, l'équipe a pu faire une estimation très précise de la force du champ magnétique. A 461 Gauss (une mesure du magnétisme), c'est beaucoup plus faible que prévu - seulement dix fois plus fort qu'un aimant de réfrigérateur typique.

En étudiant comment les propriétés de la lumière dépendaient de la fréquence et du temps, ils ont montré que la région d'où la lumière était émise ne s'étendait pas, comme on pouvait s'y attendre si la matière dans cette région faisait partie d'un écoulement de jet. Au lieu, la recherche montre qu'il y a un halo chaud de particules chargées maintenues en place par un champ magnétique autour du trou noir. Le devenir à long terme de ce gaz halo est inconnu, mais il pourrait être considéré comme l'un des derniers postes de transit pour que le carburant atteigne le trou noir et, si refroidi davantage, peut finalement alimenter le trou noir lui-même.

Ce travail est important car il jette les bases d'études futures de ce système intrigant pour découvrir comment les trous noirs se nourrissent et comment, en cas de suralimentation, ils peuvent "roter" en lançant des faisceaux ou des jets focalisés. Heureusement, V404 Cygni est suffisamment proche pour être un laboratoire idéal pour de futures études sur l'alimentation des trous noirs et l'indigestion cosmique, mais assez loin de la Terre pour ne pas être une menace pour nous.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.