Le premier trou noir jamais découvert crache des « jets dansants » à la moitié de la vitesse de la lumière

Plus de 60 ans après sa première observation, Cygnus X-1 – le premier trou noir confirmé – réserve encore plein de surprises. Les chercheurs ont enfin mesuré la production d’énergie des « jets dansants » de ce géant, et les résultats pourraient aider à répondre à des questions plus larges sur le comportement extrême de ce géant. trous noirsdisent les experts.

Cygnus X-1 est un trou noir de masse stellaire environ 21 fois plus massif que le soleil et situé à environ 7 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation du Cygne. Il est verrouillé sur une orbite binaire avec une étoile supergéante bleue tout aussi massive baptisée HDE 226868, dont il fait le tour tous les 5,6 jours à une distance de 0,2 unité astronomique (un cinquième de la distance Terre-Soleil). Le trou noir arrache constamment les couches externes de son partenaire pour former un anneau de matière tourbillonnante surchauffée appelé disque d’accrétion, qui brille brillamment sous la lumière des rayons X.

Les astronomes ont repéré pour la première fois la lueur ionisante de Cygnus X-1 en 1964, alors que les scientifiques ne savaient toujours pas si les trous noirs existaient réellement. Depuis sa confirmation officielle en 1971, Cygnus X-1 a fait l’objet de nombreuses études et, jusqu’à récemment, il était considéré comme le le plus massif et qui tourne le plus rapidement trou noir de masse stellaire jamais vu. Bien que Cygnus X-1 n’émette aucune lumière visible, il est possible de voir son étoile compagne HDE 226868 avec un télescope décent, ce qui en fait l’un des rares systèmes de trous noirs. vous pouvez également observer par vous-même.

Comme la plupart des autres trous noirs, Cygnus X-1 émet deux énormes faisceaux d’énergie. Ces jets, constitués de plasma provenant du disque d’accrétion, sont projetés vers l’extérieur par le champ magnétique extrêmement puissant et en rotation rapide du trou noir. Cependant, malgré la détection de dizaines de jets similaires et même les photographierles chercheurs ont toujours eu du mal à mesurer correctement les hors-la-loi énergiques.

Mais dans la nouvelle étude, publiée le 16 avril dans la revue Astronomie naturelleles chercheurs ont trouvé un moyen de mesurer les jets du Cygnus X-1 en suivant la façon dont ils vacillent, ou « dansent », en raison de leur proximité avec HDE 226868.

L’équipe a découvert que les jets brillent avec l’énergie équivalente à environ 10 000 soleils et qu’ils se dirigent vers l’extérieur à environ 335 millions de mph (540 millions de km/h), soit environ la moitié. la vitesse de la lumière.

« Jets dansants »

Toutes les étoiles actives, y compris HDE 226868, émettent des vents stellaires composés de particules chargées accélérées par de puissants champs magnétiques (semblables aux jets d’énergie des trous noirs). Ces rafales invisibles poussent contre les atmosphères des planètes et finalement entrer en collision avec le milieu interstellaire.

Dans le cas de Cygnus X-1, ses jets d’énergie sont constamment secoués par de fortes rafales de rayonnement du HDE 226868, provoquant l’éloignement des jets de la supergéante bleue. Parce que les deux objets tournent autour d’un centre de masse commun, les jets semblent se courber d’avant en arrière ou vaciller, de notre point de vue.

Premier auteur de l’étude Steve Prabuun radioastronome de l’Université d’Oxford, a décrit ce phénomène comme des « jets dansants » en raison de leur mouvement de balancement constant, selon une déclaration envoyée par courrier électronique à Live Science.

Historiquement, il a été difficile de prendre des mesures précises de ces jets dansants, en raison de leur mouvement constant. Mais les chercheurs ont combiné les images capturées par les radiotélescopes du monde entier pour obtenir une image plus précise de la forme des jets, réalisant ainsi ce qui était auparavant impossible.

Combler les lacunes

Les chercheurs sont particulièrement satisfaits de ces nouvelles découvertes, car elles peuvent contribuer à combler les lacunes de nos connaissances actuelles sur les trous noirs.

« Une découverte clé de cette recherche est qu’environ 10 % de l’énergie libérée lorsque la matière tombe vers le trou noir est emportée par les jets », a déclaré Prabu dans le communiqué. « C’est ce que les scientifiques supposent habituellement dans les modèles simulés à grande échelle de l’univers, mais cela a été difficile à confirmer par l’observation jusqu’à présent. »

Bien qu’il ne s’agisse que d’un ensemble de jets, notre compréhension actuelle des trous noirs – basée sur la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein de 1915 – suggère que tous les jets de trous noirs, qu’ils appartiennent à des entités de masse stellaire ou supermassives, devraient émettre un flux similaire.

« Comme nos théories suggèrent que la physique autour des trous noirs est très similaire, nous pouvons désormais utiliser cette mesure pour ancrer notre compréhension des (autres) jets, qu’ils proviennent de trous noirs 10 ou 10 millions de fois la masse du soleil », co-auteur de l’étude. James Miller Jonesradioastronome et expert en accrétion de trous noirs à l’Université Curtin en Australie, a déclaré dans le communiqué.

Une meilleure compréhension des jets de trous noirs aidera également les scientifiques à comprendre comment des galaxies comme la Voie lactée ont évolué au fil du temps, en fonction de la manière dont ces monstrueux flux façonnent leur environnement.

« Les jets de trous noirs constituent une source importante de rétroaction sur l’environnement et sont essentiels à la compréhension de l’évolution des galaxies », a ajouté Miller-Jones.