ESPACE - Les trous noirs font partie des objets les plus intrigants de l'univers. Prédits par Einstein, leur gravité est telle que même la lumière ne peut s'en échapper, les rendant invisibles dans l'espace. Alors pour les comprendre, les scientifiques les observent indirectement (ou via les ondes gravitationnelles qu'ils dégagent).
Un des moyens de comprendre ce qu'il se passe autour d'un trou noir est de mesurer l'émission de rayons X. Mais ce rayonnement à haute fréquence ne passe pas à travers l'atmosphère terrestre. Pour résoudre ce problème, des chercheurs ont donc utilisé un appareil de mesure appelé "Nicer", qui se trouve à l'extérieur de la Station spatiale internationale (ISS) depuis 2017.
Dans une étude publiée ce mercredi 9 janvier dans Nature, une équipe internationale de scientifiques explique avoir pu observer les alentours d'un trou noir découvert il y a moins d'un an, MAXI J1820 + 070 (appelons le Maxi). C'est un trou noir une dizaine de fois plus massif que le Soleil, mais de la taille d'une ville (très dense, donc). Il est accompagné d'une étoile qui tourne autour de lui et de laquelle il se nourrit.
Les résultats obtenus font dire aux scientifiques que les modèles actuels qui nous permettent d'imaginer le comportement des trous noirs ne sont pas vraiment adaptés à la réalité.
Echo X
Dans un autre article de Nature, l'astrophysicien Daryl Haggard explique que la technique utilisée est similaire au fait d'écouter une goutte d'eau tomber dans une cave. On entend un premier "plic", puis d'autres, les échos du premier, dont l'onde sonore rebondit sur les murs de la cave.
Ce que l'appareil de mesure sur l'ISS fait, c'est un peu pareil, mais avec des rayons X. Le "plic" de la goutte d'eau correspond au rayonnement émis par la "couronne", une région de gaz très chaude, proche du trou noir. Sur l'image d'illustration ci-dessous, c'est la boule violette à droite du trou noir.
Nasa
Une couronne à proximité d'un trou noir supermassif
"L'écho", lui, provient du "disque d'accrétion", un disque de matière qui gravite autour de Maxi. Sa source d'approvisionnement: la matière de l'étoile proche, qui se fait petit à petit manger. C'est la partie rouge sur la vue d'artiste ci-dessous.
Nasa
Le trou noir est au centre, entouré du disque d'accrétion en orange. Le trait vertical représente les émissions de rayons X et la boule bleue à droite, son étoile compagnon.
Les chercheurs analysent ensuite le décalage entre la réception des deux types de rayons X. Cette durée, qui se compte en millisecondes, permet de comprendre comment sont situés dans l'espace la couronne et le disque d'accrétion autour du trou noir.
Des trous noirs actifs et semblables
Ce phénomène n'a lieu que quand le trou noir est actif. C'est-à-dire qu'il est en train d'avaler de la matière et de l'énergie (sinon, il est dormant). C'est un phénomène difficile à observer, surtout pour les petits trous noirs de la taille de Maxi. À l'inverse, on cerne un peu mieux l'environnement des trous noirs supermassifs au centre des galaxies, dont la Voie lactée.
Les observations de l'étude ont permis aux chercheurs de découvrir que le disque d'accrétion est bien plus proche du trou noir que ce que les modèles mathématiques suggéraient. Et qu'il ne se rapproche ou ne s'éloigne pas en fonction de l'activité du monstre, mais reste stable.
Au contraire, ce qui bouge, c'est la fameuse couronne. Au début de la phase d'activité (phase transitoire), elle serait verticalement plus étendue, puis finirait par devenir plus compacte. On pensait déjà que les choses se passaient ainsi avec les trous noirs supermassifs, mais les trous noirs stellaires, à l'instar de Maxi (bien plus petits), avaient l'air de fonctionner d'une autre manière.
Il faudra bien sûr d'autres observations pour confirmer cela. Mais si les chercheurs ont vu juste, cela permettrait de résoudre un mystère qui entourait ces étranges objets et de mieux comprendre comment ils s'activent.
Le Huffington Post
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