Les trous noirs sont au centre de presque toutes les galaxies qui ont été étudiées jusqu'à présent. Ils ont une masse inimaginable et attirent donc la matière, gaz et même lumière. Mais ils peuvent aussi émettre de la matière sous forme de jets de plasma, une sorte de faisceau de plasma qui est éjecté du centre de la galaxie avec une énergie énorme. Un jet de plasma peut s'étendre jusqu'à plusieurs centaines de milliers d'années-lumière dans l'espace.

Lorsque ce rayonnement intense est émis, le trou noir reste caché car les rayons lumineux à proximité sont fortement courbés conduisant à l'apparition d'une ombre. Cela a été récemment rapporté par des chercheurs de la collaboration Event Horizon Telescope (EHT) pour le trou noir massif dans la galaxie à ellipse géante M87.

Dans le quasar 3C279, également un trou noir, l'équipe EHT a découvert un autre phénomène :à une distance de plus de mille fois l'ombre du trou noir, le noyau d'un jet de plasma s'est soudain allumé. On ne savait pas encore comment l'énergie de ce jet pouvait y parvenir comme à travers une cheminée invisible.

Rayonnement gamma extrêmement vacillant détecté

Ce quasar a maintenant été observé avec le télescope spatial Fermi-LAT de la NASA par l'astrophysicien Amit Shukla, qui jusqu'en 2018 a fait des recherches à Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg en Bavière, Allemagne. Il travaille maintenant à l'Institut indien de technologie d'Indore. Shukla a découvert que le noyau du jet, qui a été trouvé dans la gamme de longueur d'onde millimétrique, émet également un rayonnement gamma de haute énergie, mais avec une luminosité extrêmement vacillante. Cette luminosité peut doubler en quelques minutes, comme indiqué dans le journal Communication Nature .

Le modèle spécial de la séquence de changements de luminosité est caractéristique d'un processus universel appelé reconnexion magnétique, qui se produit dans de nombreux objets astrophysiques avec de forts champs magnétiques. L'activité solaire est également liée à la dynamique des champs magnétiques et à la reconnexion. Cela a été récemment démontré en observant des « feux de camp » dans l'atmosphère solaire avec la mission Solar Orbiter de l'Agence spatiale européenne ESA.

L'énergie stockée de manière invisible est soudainement libérée

Mais revenons au quasar 3C279 :« J'ai vu comment l'analyse des données a révélé le schéma spécial de reconnexion magnétique dans la courbe de lumière. C'était comme si j'avais soudain déchiffré un hiéroglyphe dans l'alphabet du trou noir, " dit Amit Shukla.

Lors de la reconnexion, l'énergie qui est initialement stockée de manière invisible dans le champ magnétique est soudainement libérée dans de nombreux "mini-jets". Dans ces jets, les particules sont accélérées, qui produisent alors le rayonnement gamma observé. La reconnexion magnétique expliquerait comment l'énergie atteint le noyau du jet depuis le trou noir et d'où elle vient finalement.

L'énergie du trou noir en rotation

Professeur Karl Mannheim, responsable de la Chaire d'astronomie JMU et co-auteur de la publication, explique « L'espace-temps près du trou noir dans le quasar 3C279 est forcé de tourbillonner en corotation. Les champs magnétiques ancrés au plasma autour du trou noir expulsent le jet, ralentissant la rotation du trou noir et convertissant une partie de son énergie de rotation en rayonnement. »