Crédit :Université du Tohoku
Les galaxies, y compris notre Voie lactée, hébergent des trous noirs supermassifs en leur centre, et leurs masses sont des millions à des milliards de fois plus grandes que le soleil. Certains trous noirs supermassifs lancent des flux de plasma rapides qui émettent de puissants signaux radio, appelés jets radio.
Les jets radio ont été découverts pour la première fois dans les années 1970. Mais beaucoup reste inconnu sur la façon dont ils sont produits, en particulier leur source d'énergie et leur mécanisme de chargement du plasma.
Récemment, l'Event Horizon Telescope Collaboration a découvert des images radio d'un trou noir proche au centre de la galaxie elliptique géante M87. L'observation a soutenu la théorie selon laquelle la rotation du trou noir alimente les jets radio, mais n'a pas fait grand-chose pour clarifier le mécanisme de chargement du plasma.
Maintenant, une équipe de recherche, dirigée par des astrophysiciens de l'Université de Tohoku, a proposé un scénario prometteur qui clarifie le mécanisme de chargement du plasma dans les jets radio.
Des études récentes ont affirmé que les trous noirs sont fortement magnétisés parce que le plasma magnétisé à l'intérieur des galaxies transporte des champs magnétiques dans le trou noir. Ensuite, l'énergie magnétique voisine libère de manière transitoire son énergie via une reconnexion magnétique, alimentant le plasma entourant le trou noir. Cette reconnexion magnétique fournit la source d'énergie pour les éruptions solaires.
Les plasmas des éruptions solaires émettent des ultraviolets et des rayons X; tandis que la reconnexion magnétique autour du trou noir peut provoquer une émission de rayons gamma puisque l'énergie libérée par particule de plasma est beaucoup plus élevée que celle d'une éruption solaire.
Le scénario actuel propose que les rayons gamma émis interagissent les uns avec les autres et produisent de nombreuses paires électron-positon, qui sont chargées dans les jets radio.
Ceci explique la grande quantité de plasma observée dans les jets radio, cohérente avec les observations de M87. De plus, le scénario note que les forces du signal radio varient d'un trou noir à l'autre. Par exemple, les jets radio autour de Sgr A*, le trou noir supermassif de notre Voie lactée, sont trop faibles et indétectables par les installations radio actuelles.
En outre, le scénario prédit une émission de rayons X à court terme lorsque le plasma est chargé dans des jets radio. Ces signaux de rayons X sont manqués avec les détecteurs de rayons X actuels, mais ils sont observables par les détecteurs de rayons X prévus.
"Dans ce scénario, la future astronomie à rayons X sera en mesure de démêler le mécanisme de chargement du plasma dans les jets radio, un mystère de longue date des trous noirs", déclare Shigeo Kimura, auteur principal de l'étude.
Les détails des recherches de Kimura et de son équipe ont été publiés dans The Astrophysical Journal Letters le 29 septembre 2022. + Explorer plus loin
