Une équipe britannique d'astronomes rapporte la première détection de matière tombant dans un trou noir à 30% de la vitesse de la lumière, situé au centre de la galaxie distante d'un milliard d'années-lumière PG1211+143. L'équipe, dirigé par le professeur Ken Pounds de l'Université de Leicester, utilisé les données de l'observatoire à rayons X XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne pour observer le trou noir. Leurs résultats apparaissent dans un nouvel article de Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

Les trous noirs sont des objets avec des champs gravitationnels si puissants que même la lumière ne voyage pas assez rapidement pour échapper à leur emprise, d'où la description "noir". Ils sont extrêmement importants en astronomie car ils offrent le moyen le plus efficace d'extraire de l'énergie de la matière. En conséquence directe, La chute de gaz – l'accrétion – sur les trous noirs doit être à l'origine des phénomènes les plus énergétiques de l'Univers.

Le centre de presque toutes les galaxies - comme notre propre Voie lactée - contient un soi-disant trou noir supermassif, avec des masses de millions à des milliards de fois la masse de notre Soleil. Avec suffisamment de matière tombant dans le trou, ceux-ci peuvent devenir extrêmement lumineux, et sont considérés comme un quasar ou un noyau galactique actif (AGN).

Cependant, les trous noirs sont si compacts que le gaz tourne presque toujours trop pour y tomber directement. Au lieu de cela, il orbite autour du trou, s'approchant progressivement à travers un disque d'accrétion - une séquence d'orbites circulaires de taille décroissante. Au fur et à mesure que le gaz monte en spirale, il se déplace de plus en plus vite et devient chaud et lumineux, transformer l'énergie gravitationnelle en rayonnement observé par les astronomes.

L'orbite du gaz autour du trou noir est souvent supposée alignée avec la rotation du trou noir, mais il n'y a aucune raison impérieuse pour que ce soit le cas. En réalité, la raison pour laquelle nous avons été et hiver est que la rotation quotidienne de la Terre ne correspond pas à son orbite annuelle autour du Soleil.

Jusqu'à présent, il n'était pas clair comment une rotation mal alignée pouvait affecter la chute de gaz. Ceci est particulièrement pertinent pour l'alimentation des trous noirs supermassifs puisque la matière (nuages ​​de gaz interstellaires ou même étoiles isolées) peut tomber de n'importe quelle direction.

En utilisant les données de XMM-Newton, Le professeur Pounds et ses collaborateurs ont examiné les spectres de rayons X (où les rayons X sont dispersés par longueur d'onde) de la galaxie PG211+143. Cet objet se trouve à plus d'un milliard d'années-lumière en direction de la constellation de la Coma Berenices, et est une galaxie Seyfert, caractérisé par un AGN très brillant résultant de la présence du trou noir massif à son noyau.

Les chercheurs ont trouvé que les spectres étaient fortement décalés vers le rouge, montrant que la matière observée tombe dans le trou noir à la vitesse énorme de 30 % de la vitesse de la lumière, soit environ 100, 000 kilomètres par seconde. Le gaz n'a presque pas de rotation autour du trou, et est détecté extrêmement près de lui en termes astronomiques, à une distance de seulement 20 fois la taille du trou (son horizon des événements, la limite de la région où l'évasion n'est plus possible).

L'observation est en accord étroit avec les travaux théoriques récents, également à Leicester et en utilisant l'installation de supercalculateur Dirac au Royaume-Uni simulant la «déchirure» de disques d'accrétion mal alignés. Ce travail a montré que des anneaux de gaz peuvent se briser et entrer en collision les uns avec les autres, annulant leur rotation et laissant le gaz tomber directement vers le trou noir.

Professeur Pounds, du Département de physique et d'astronomie de l'Université de Leicester, a déclaré:"La galaxie que nous observions avec XMM-Newton a un trou noir de 40 millions de masse solaire qui est très brillant et manifestement bien alimenté. En effet, il y a environ 15 ans, nous avons détecté un vent puissant indiquant que le trou était suralimenté. les vents se trouvent maintenant dans de nombreuses galaxies actives, PG1211+143 a maintenant donné une autre "première, "avec la détection de matière plongeant directement dans le trou lui-même."

Il poursuit :« Nous avons pu suivre un amas de matière de la taille de la Terre pendant environ une journée, comme il a été tiré vers le trou noir, accélérant à un tiers de la vitesse de la lumière avant d'être englouti par le trou."

Une autre implication de la nouvelle recherche est que «l'accrétion chaotique» de disques mal alignés est susceptible d'être courante pour les trous noirs supermassifs. De tels trous noirs tourneraient alors assez lentement, être capable d'accepter beaucoup plus de gaz et de faire croître leur masse plus rapidement qu'on ne le croit généralement, fournissant une explication pour laquelle les trous noirs qui se sont formés au début de l'Univers ont rapidement gagné de très grandes masses.