Le ciel cosmique terrestre abrite un trou noir supermassif qui éjecte des jets de matière à des vitesses proches de celle de la lumière. Ces émissions racontent une bataille de suprématie entre le magnétisme et la gravité. Cette découverte pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment les trous noirs se nourrissent de matière et éjectent de puissants jets qui s’étendent au-delà de leurs galaxies hôtes. L’équipe d’astronomes a effectué des observations du cœur de la galaxie radio 3C 84, également connu sous le nom de Persée A, une région alimentée par un trou noir supermassif, en utilisant le télescope de l’horizon des événements (EHT). L’EHT, un réseau mondial d’antennes radio reliées entre elles, a produit les premières images d’un trou noir jamais vues par l’humanité. Persée A, une forte source d’ondes radio, correspond au centre de la galaxie active NGC 1275, qui elle-même est la galaxie centrale du superamas Persée, qui se trouve à 230 millions d’années-lumière de la Terre. Cela semble être une distance énorme, mais cela fait de cet objet nouvellement observé l’un des trous noirs supermassifs les plus proches de notre planète.
La galaxie radio 3C 84 : une étude intéressante
La galaxie radio 3C 84 présente des défis particuliers pour la détection et la mesure précise de la polarisation de la lumière près de son trou noir, ont déclaré les membres de l’équipe d’étude, dont Jae-Young Kim, professeur associé d’astrophysique à l’Université nationale de Kyungpook en Corée du Sud. La capacité exceptionnelle de l’EHT à pénétrer dans le gaz interstellaire dense constitue une avancée révolutionnaire pour observer précisément les environs des trous noirs.
Le magnétisme contre la gravité : Quelle force l’emporte ?
Les nouvelles observations de Persée A ne marquent pas la première fois que l’EHT étudie le puissant magnétisme ou la gravité d’un trou noir supermassif, deux des forces fondamentales de l’univers. Après avoir capturé les premières images d’un trou noir supermassif situé au cœur de la galaxie Messier 87 (M87), le télescope a également observé la polarisation de la lumière autour de ce trou noir, qui est aussi massif que 6,5 milliards de soleils. Ces travaux ont révélé des détails sur les champs magnétiques polarisants autour du trou noir central de M87. Dans cette nouvelle recherche, l’EHT a observé la polarisation autour du trou noir Persée A, ce qui indique un champ magnétique bien ordonné dans son voisinage immédiat. Ces champs magnétiques démontrent leur puissance en surmontant l’immense force gravitationnelle du trou noir de la galaxie radio 3C 84, estimée à être 40 millions de fois celle du Soleil, pour lancer des jets à grande vitesse.
Le rôle crucial de l’EHT
L’EHT est extrêmement adapté pour observer les jets astrophysiques de plasma et leur interaction avec des champs magnétiques puissants, a déclaré Georgios Filippos Paraschos, chef de l’équipe et chercheur à l’Institut Max Planck d’astronomie radio (MPIfR) en Allemagne. Nos nouvelles découvertes apportent une nouvelle preuve qu’un champ magnétique bien ordonné s’étend dans le gaz chauffé qui enveloppe le trou noir. Lorsque la matière tombe vers le trou noir, elle forme un disque d’accrétion autour de l’objet qui est fortement magnétisé. Lorsque ce disque tourne, les lignes de champ magnétique à l’intérieur s’enroulent, devenant étroitement liées, ce qui empêche l’énergie magnétique d’être libérée efficacement. Les observations de l’EHT du trou noir supermassif Persée A en rotation rapide et de son disque magnétique suggèrent que la vitesse de rotation d’un trou noir pourrait être associée à sa capacité de lancer des jets. Cela signifie que, bien que ces jets représentent la victoire du magnétisme sur la gravité, ils pourraient être assistés par une interférence extérieure sous la forme du moment angulaire. Une enquête plus approfondie et l’application de la théorie de la gravité d’Einstein de 1915, la relativité générale, pourraient aider à déterminer s’il en est ainsi.
Pourquoi les trous noirs sont-ils si doués pour produire des jets puissants ?
C’est l’une des questions les plus fascinantes en astrophysique, a déclaré Maciek Wielgus, chercheur au MPIfR. Nous pensons que les effets de la relativité générale se produisant juste au-dessus de l’horizon des événements d’un trou noir pourraient être la clé de la réponse à cette question. De telles observations de haute résolution ouvrent enfin la voie à une vérification expérimentale.
Des observations de haute résolution grâce à l’EHT
L’EHT a pu effectuer ses observations détaillées de ce trou noir et de ses jets en utilisant une technique appelée interférométrie à très longue base (VLBI), qui permet de créer une image en rassemblant les signaux de nombreuses observations télescopiques du même objet. L’EHT se compose d’un réseau de télescopes individuels répartis dans le monde entier qui se rassemblent pour former un instrument de la taille de la Terre. Nous sommes extrêmement excités, car ces résultats constituent une avancée significative dans la compréhension des galaxies telles que 3C 84, a déclaré Anton Zensus, directeur du MPIfR et responsable du département de recherche en astronomie radio/VLBI. Avec nos partenaires internationaux, nous nous efforçons d’améliorer les capacités de l’Event Horizon Telescope pour obtenir une compréhension encore plus détaillée de la formation des jets autour des trous noirs.