Même si la gravité des trous noirs est si forte que la lumière ne peut même pas s'échapper, nous pouvons voir le rayonnement de la matière surchauffée qui est sur le point d'être consommée. Jusqu'à présent, les scientifiques n'étaient pas en mesure d'expliquer comment toute cette matière tombe continuellement dans le trou noir - elle devrait simplement orbiter, comme les planètes qui tournent autour d'une étoile. De nouvelles données de l'Observatoire de rayons X de Chandra montrent que le puissant champ magnétique d'un trou noir crée une turbulence dans la matière environnante qui aide à la conduire vers l'intérieur pour être consommée.
Les trous noirs illuminent l'Univers, et maintenant les astronomes peuvent enfin savoir comment. De nouvelles données provenant de l'Observatoire de rayons X Chandra de la NASA montrent pour la première fois que de puissants champs magnétiques sont la clé de ces spectacles lumineux brillants et surprenants.
On estime que jusqu'à un quart du rayonnement total émis dans l'Univers depuis le Big Bang provient de matériaux tombant vers des trous noirs supermassifs, y compris ceux alimentant les quasars, les objets les plus brillants connus. Pendant des décennies, les scientifiques ont eu du mal à comprendre comment les trous noirs, les objets les plus sombres de l'Univers, pouvaient être responsables de ces quantités prodigieuses de rayonnement.
Les nouvelles données radiographiques de Chandra donnent la première explication claire de ce qui motive ce processus: les champs magnétiques. Chandra a observé un système de trous noirs dans notre galaxie, connu sous le nom de GRO J1655-40 (J1655, pour faire court), où un trou noir tirait du matériel d'une étoile compagnon dans un disque.
"Selon les normes intergalactiques, J1655 se trouve dans notre arrière-cour, nous pouvons donc l'utiliser comme modèle à l'échelle pour comprendre comment fonctionnent tous les trous noirs, y compris les monstres trouvés dans les quasars", a déclaré Jon M. Miller de l'Université du Michigan, Ann Arbor, dont un article sur ces résultats paraît dans le numéro de cette semaine de Nature.
La gravité seule ne suffit pas à faire perdre de l'énergie au gaz d'un disque autour d'un trou noir et à tomber sur le trou noir aux vitesses requises par les observations. Le gaz doit perdre une partie de son élan angulaire orbital, soit par frottement, soit par le vent, avant de pouvoir pivoter vers l'intérieur. Sans ces effets, la matière pourrait rester en orbite autour d'un trou noir pendant très longtemps.
Les scientifiques pensent depuis longtemps que la turbulence magnétique pourrait générer des frottements dans un disque gazeux et entraîner un vent du disque qui transporte un élan angulaire vers l'extérieur permettant au gaz de tomber vers l'intérieur.
En utilisant Chandra, Miller et son équipe ont fourni des preuves cruciales du rôle des forces magnétiques dans le processus d'accrétion du trou noir. Le spectre des rayons X, le nombre de rayons X à différentes énergies, a montré que la vitesse et la densité du vent du disque du J1655 correspondaient aux prévisions de simulation informatique pour les vents à entraînement magnétique. L'empreinte spectrale a également exclu les deux autres grandes théories concurrentes aux vents entraînés par les champs magnétiques.
"En 1973, les théoriciens ont eu l'idée que les champs magnétiques pouvaient entraîner la génération de lumière par le gaz tombant sur les trous noirs", a déclaré le co-auteur John Raymond du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Mass. " 30 ans plus tard, nous pouvons enfin avoir des preuves convaincantes. »
Cette compréhension plus approfondie de la façon dont les trous noirs s'accumulent dans la matière enseigne également aux astronomes d'autres propriétés des trous noirs, y compris leur croissance.
"Tout comme un médecin veut comprendre les causes d'une maladie et pas seulement les symptômes, les astronomes essaient de comprendre ce qui provoque les phénomènes qu'ils voient dans l'Univers", a déclaré le co-auteur Danny Steeghs également du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. «En comprenant ce qui fait que la matière libère de l'énergie lorsqu'elle tombe sur les trous noirs, nous pouvons également apprendre comment la matière tombe sur d'autres objets importants.»
En plus des disques d'accrétion autour des trous noirs, les champs magnétiques peuvent jouer un rôle important dans les disques détectés autour des jeunes étoiles semblables au soleil où les planètes se forment, ainsi que des objets ultra-denses appelés étoiles à neutrons.
Le Marshall Space Flight Center de la NASA, à Huntsville, en Alberta, gère le programme Chandra pour la Direction des missions scientifiques de l'agence. Le Smithsonian Astrophysical Observatory contrôle les opérations scientifiques et aériennes du Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Des informations supplémentaires et des images peuvent être trouvées à:
http://chandra.harvard.edu et http://chandra.nasa.gov
Source d'origine: Chandra News Release
