(ICRAR) À environ 7 800 années-lumière, dans la constellation du Cygne, se trouve un trou noir . Il s'appelle V404 Cygni, et en 2015, les télescopes du monde entier se sont émerveillés lorsqu'il s'est réveillé de la dormance pour dévorer le matériel d'une étoile au cours d'une semaine.
Cet événement a fourni une telle richesse d'informations que les astronomes sont encore en train de l'analyser. Et ils viennent de découvrir un événement étonnant : des jets relativistes vacillant si vite que leur changement de direction peut être vu en quelques minutes.
Et, ce faisant, ils gonflent des nuages de plasma à grande vitesse.
'C'est l'un des systèmes de trous noirs les plus extraordinaires que j'ai jamais rencontrés', a déclaré l'astrophysicien James Miller-Jones du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) de l'Université Curtin en Australie en avril dernier.
V404 Cygni est un système binaire de microquasars composé d'un trou noir d'environ neuf fois la masse du Soleil et d'une étoile compagne, une géante rouge précoce légèrement plus petite que le Soleil.
Le trou noir dévore lentement la géante rouge ; la matière siphonnée de l'étoile orbite autour du trou noir sous la forme d'un disque d'accrétion, un peu comme l'eau entourant un drain. Les régions les plus proches du disque sont incroyablement denses et chaudes, et extrêmement rayonnantes ; et, à mesure que le trou noir se nourrit, il projette de puissants jets de plasma, vraisemblablement depuis ses pôles.
Les scientifiques ne connaissent pas le mécanisme précis derrière la production de jets. Ils pensent que le matériau du bord le plus intérieur du disque d'accrétion est canalisé le long dulignes de champ magnétique du trou noir, qui agissent comme un synchrotron pour accélérer les particules avant de les lancer à des vitesses énormes.
Mais les jets vacillants de V404 Cygni, tirant dans différentes directions à différents moments, sur des échelles de temps aussi changeantes et à des vitesses allant jusqu'à 60% de la vitesse de la lumière, sont dans une classe à part.
'Nous pensons que le disque de matière et le trou noir sont mal alignés', Miller-Jones a dit . 'Cela semble faire osciller la partie interne du disque comme une toupie et des jets de feu dans différentes directions à mesure qu'il change d'orientation.'
C'est un peu comme une toupie qui commence à vaciller au fur et à mesure qu'elle ralentit, ont déclaré les chercheurs. Ce changement dans l'axe de rotation d'un corps en rotation est appelé précession . Dans ce cas particulier, nous en avons une explication pratique grâce à Albert Einstein.
Dans sa théorie de relativité générale , Einstein a prédit un effet appelé cadre-glisser . Lorsqu'il tourne, le champ gravitationnel d'un trou noir en rotation est si intense qu'il entraîne essentiellement l'espace-temps avec lui. (C'est l'un des effetsles scientifiques espéraient observer quand ils prenaient une photode Ténèbres .)
Dans le cas du V404 Cygni, le disque d'accrétion mesure environ 10 millions de kilomètres (6,2 millions de miles) de diamètre. Le désalignement de l'axe de rotation du trou noir avec le disque d'accrétion a déformé les quelques milliers de kilomètres intérieurs dudit disque.
L'effet de traînée de cadre tire alors la partie déformée du disque avec la rotation du trou noir, ce qui envoie le jet caréner dans toutes les directions. De plus, cette section interne du disque d'accrétion est gonflée comme un beignet solide qui précède également.
'C'est le seul mécanisme auquel nous pouvons penser qui peut expliquer la précession rapide que nous voyons dans V404 Cygni', Miller-Jones a dit .
C'est si rapide que la méthode habituelle utilisée par les radiotélescopes pour l'imagerie de l'espace était pratiquement inutile. Habituellement, ces appareils reposent sur de longues expositions, observant une région pendant plusieurs heures à la fois, se déplaçant dans le ciel pour suivre leur cible. Mais dans ce cas, la méthode produisait des images trop floues pour être utiles.
L'équipe a donc dû utiliser une méthode différente, en prenant 103 images distinctes avec des temps d'exposition de seulement 70 secondes et en les assemblant pour créer un film - et bien sûr, il y avait les jets vacillants de l'espace-temps.
'Nous avons été stupéfaits par ce que nous avons vu dans ce système - c'était complètement inattendu', a déclaré le physicien Greg Sivakoff de l'Université de l'Alberta.
'La découverte de cette première astronomique a approfondi notre compréhension de la façon dont trous noirs et la formation de galaxies peut fonctionner. Cela nous en dit un peu plus sur cette grande question : 'Comment en sommes-nous arrivés là ?'
La recherche a été publiée dans La nature .
Une version de cet article a été publiée pour la première fois en avril 2019.