Vue d'artiste schématique de l'orientation changeante du jet dans le V404 Cygni. Chaque segment (séparé par les aiguilles de l'horloge) montre les jets à une heure différente, orientés dans différentes directions comme le montre notre imagerie radio à haute résolution angulaire. Crédit :ICRAR
Les astronomes ont découvert des jets oscillant rapidement provenant d'un trou noir situé à près de 8000 années-lumière de la Terre.
Publié aujourd'hui dans la revue La nature , la recherche montre que les jets du trou noir de V404 Cygni se comportent d'une manière jamais vue auparavant sur des échelles de temps aussi courtes.
Les jets semblent tourner rapidement avec des nuages de plasma à grande vitesse - potentiellement à quelques minutes d'intervalle - sortant du trou noir dans différentes directions.
Auteur principal, professeur agrégé James Miller-Jones, du nœud universitaire Curtin du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR), lesdits trous noirs sont parmi les objets les plus extrêmes de l'Univers.
"C'est l'un des systèmes de trous noirs les plus extraordinaires que j'aie jamais rencontrés, ", a déclaré le professeur agrégé Miller-Jones.
"Comme beaucoup de trous noirs, il se nourrit d'une étoile proche, éloignant le gaz de l'étoile et formant un disque de matière qui entoure le trou noir et se dirige vers lui sous l'effet de la gravité.
"Ce qui est différent dans V404 Cygni, c'est que nous pensons que le disque de matériau et le trou noir sont mal alignés." Cela semble faire vaciller la partie interne du disque comme une toupie et des jets de feu dans différentes directions lorsqu'il change d'orientation ."
Vue d'artiste du V404 Cygni vu de près. Le système stellaire binaire consiste en une étoile normale en orbite avec un trou noir. La matière de l'étoile tombe vers le trou noir et s'enroule vers l'intérieur dans un disque d'accrétion, avec des jets puissants lancés depuis les régions internes proches du trou noir. Crédit :ICRAR
V404 Cygni a été identifié pour la première fois comme un trou noir en 1989 lorsqu'il a libéré une grande explosion de jets et de radiations.
Les astronomes regardant des plaques photographiques d'archives ont ensuite trouvé des explosions précédentes dans des observations de 1938 et 1956.
Le professeur agrégé Miller-Jones a déclaré que lorsque V404 Cygni a connu une autre explosion très brillante en 2015, durant deux semaines, des télescopes du monde entier se sont mis à l'écoute pour étudier ce qui se passait.
"Tout le monde a sauté sur l'explosion avec les télescopes qu'ils pouvaient lui lancer, " il a dit.
"Nous avons donc cette couverture d'observation incroyable."
Lorsque le professeur agrégé Miller-Jones et son équipe ont étudié le trou noir, ils ont vu ses jets se comporter d'une manière jamais vue auparavant.
Là où on pense généralement que les jets jaillissent directement des pôles des trous noirs, ces jets partaient dans des directions différentes à des moments différents.
Vue d'artiste des éjections de jets dans le V404 Cygni. Avec nos radiotélescopes, nous voyons des nuages de plasma brillants individuels qui ont été éjectés des régions les plus internes, et redirigé par le disque d'accrétion interne gonflé. Crédit :ICRAR
Et ils changeaient de direction très rapidement, en quelques heures tout au plus.
Le professeur agrégé Miller-Jones a déclaré que le changement dans le mouvement des jets était dû au disque d'accrétion, le disque de matière en rotation autour d'un trou noir.
Il a dit que le disque d'accrétion de V404 Cygni mesure 10 millions de kilomètres de large, et les quelques milliers de kilomètres intérieurs étaient gonflés et vacillaient pendant l'explosion lumineuse.
"La partie interne du disque d'accrétion précessait et entraînait efficacement les jets avec elle, ", a déclaré le professeur agrégé Miller-Jones.
"Vous pouvez le voir comme l'oscillation d'une toupie lorsqu'elle ralentit - seulement dans ce cas, l'oscillation est causée par la théorie de la relativité générale d'Einstein."
La recherche a utilisé les observations du tableau Very Long Baseline Array, un radiotélescope de la taille d'un continent composé de 10 paraboles à travers les États-Unis, des îles Vierges des Caraïbes à Hawaï.
Co-auteur Alex Tetarenko—un récent doctorat. diplômé de l'Université de l'Alberta et actuellement membre de l'Observatoire d'Asie de l'Est travaillant à Hawaï, a déclaré que la vitesse à laquelle les jets changeaient de direction signifiait que les scientifiques devaient utiliser une approche très différente pour la plupart des observations radio.
Vue d'artiste de l'espace-temps tordu autour du trou noir en rotation. Le trou noir est si dense qu'il crée une rupture dans le tissu même de l'espace-temps, vu ici comme le puits infiniment profond au centre. Alors que le trou noir tourne, il entraîne l'espace-temps avec lui, donnant lieu à la torsion de la grille d'espace-temps montrée ici. Cela conduit à la précession du disque d'accrétion interne gonflé. Crédit :ICRAR
"Typiquement, les radiotélescopes produisent une seule image à partir de plusieurs heures d'observation, " elle a dit.
"Mais ces jets changeaient si vite que sur une image de quatre heures, nous venons de voir un flou.
"C'était comme essayer de prendre une photo d'une cascade avec une vitesse d'obturation d'une seconde." Au lieu de cela, les chercheurs ont produit 103 images individuelles, chacune d'environ 70 secondes, et les a réunis dans un film.
"Ce n'est qu'en faisant cela que nous avons pu constater ces changements sur une très courte période de temps, " a déclaré le Dr Tetarenko.
Co-auteur de l'étude, la Dre Gemma Anderson, qui est également basé au nœud de l'Université Curtin de l'ICRAR, a déclaré que l'oscillation du disque d'accrétion interne pourrait également se produire lors d'autres événements extrêmes dans l'Univers.
"Chaque fois que vous obtenez un désalignement entre la rotation d'un trou noir et le matériau qui tombe dedans, vous vous attendriez à voir cela lorsqu'un trou noir commence à se nourrir très rapidement, " a déclaré le Dr Anderson.
"Cela pourrait inclure tout un tas d'autres brillants, événements explosifs dans l'Univers, tels que les trous noirs supermassifs se nourrissant très rapidement ou les événements de perturbation des marées, quand un trou noir déchire une étoile."
