À quoi ressemble vraiment l'environnement autour d'un trou noir? Les astronomes se font une meilleure idée en observant la lumière provenant du disque d'accrétion entourant les trous noirs. La lumière n'est pas constante - elle éclate, crache et scintille - et ce scintillement fournit de nouvelles informations surprenantes sur la quantité colossale d'énergie émanant des trous noirs. En cartographiant dans quelle mesure les variations de la lumière visible correspondent à celles des rayons X sur des échelles de temps très courtes, les astronomes ont montré que les champs magnétiques devaient jouer un rôle crucial dans la façon dont les trous noirs avalent la matière.
«Le scintillement rapide de la lumière d'un trou noir est le plus souvent observé aux longueurs d'onde des rayons X», explique Poshak Gandhi, qui a dirigé l'équipe internationale qui rapporte ces résultats. "Cette nouvelle étude est l'une des rares à ce jour qui explore également les variations rapides de la lumière visible et, surtout, comment ces fluctuations sont liées à celles des rayons X."
Les observations ont suivi le scintillement des trous noirs simultanément à l'aide de deux instruments différents, l'un au sol et l'autre dans l'espace. Les données radiographiques ont été prises à l’aide du satellite Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA. La lumière visible a été collectée avec la caméra ultra-rapide ULTRACAM, un instrument de visite au Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, enregistrant jusqu'à 20 images par seconde. ULTRACAM a été développé par les membres de l'équipe Vik Dhillon et Tom Marsh. "Ce sont parmi les observations les plus rapides d'un trou noir jamais obtenues avec un grand télescope optique", explique Dhillon.
À leur grande surprise, les astronomes ont découvert que les fluctuations de luminosité dans la lumière visible étaient encore plus rapides que celles observées aux rayons X. De plus, les variations de la lumière visible et des rayons X se sont révélées ne pas être simultanées, mais suivre un schéma répété et remarquable: juste avant une éruption de rayons X, la lumière visible faiblit, puis monte en un flash lumineux pendant une petite fraction de seconde avant de diminuer à nouveau rapidement.
Regardez un film sur les fluctuations.
Aucun de ces rayonnements ne sort directement du trou noir, mais des flux énergétiques intenses de matière chargée électriquement à proximité. L'environnement d'un trou noir est constamment remodelé par des forces concurrentes telles que la gravité, le magnétisme et la pression explosive. En conséquence, la lumière émise par les flux chauds de matière varie en luminosité d'une manière confuse et aléatoire. "Mais le modèle trouvé dans cette nouvelle étude possède une structure stable qui se démarque au milieu d'une variabilité autrement chaotique, et ainsi, il peut donner des indices vitaux sur les processus physiques sous-jacents dominants en action", explique le membre de l'équipe Andy Fabian.
L'émission de lumière visible des environs des trous noirs était largement considérée comme un effet secondaire, avec une explosion de rayons X primaire éclairant le gaz environnant qui brillait par la suite dans le visible. Mais s'il en était ainsi, toute variation de la lumière visible serait en retard sur la variabilité des rayons X, et serait beaucoup plus lente à atteindre son apogée et à disparaître. «Le scintillement rapide de la lumière visible maintenant découvert exclut immédiatement ce scénario pour les deux systèmes étudiés», affirme Gandhi. "Au lieu de cela, les variations des rayons X et de la lumière visible doivent avoir une origine commune, et une très proche du trou noir lui-même."
Les champs magnétiques puissants représentent le meilleur candidat pour le processus physique dominant. Agissant comme un réservoir, ils peuvent absorber l'énergie libérée près du trou noir, la stockant jusqu'à ce qu'elle puisse être déchargée soit sous forme de plasma émettant des rayons X chauds (plusieurs millions de degrés), soit sous forme de flux de particules chargées se déplaçant à proximité de la vitesse de la lumière. La division de l'énergie en ces deux composantes peut entraîner le schéma caractéristique de la variabilité des rayons X et de la lumière visible.
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Source: ESO
