Représentation artistique d’un trou noir supermassif entouré d’un disque de plasma magnétisé, émettant des éclats de rayons X — © Dan Wilkins / Stanford University / CC BY-NC-ND

Bien que les trous noirs soient des objets notoirement sombres, des astronomes de l’université de Stanford viennent de repérer une étrange lumière provenant de la face cachée de l’un d’entre eux.

Une observation inédite

L’attraction gravitationnelle d’un trou noir est si puissante que la lumière elle-même ne peut s’en échapper. Cela rend bien sûr ces étranges objets invisibles, mais il s’avère que la lumière produite autour d’eux peut révéler leur présence. Lorsque ces monstres cosmiques aspirent la poussière et les gaz, l’énergie intense qui en résulte chauffe ces matériaux à des températures incroyables, créant un plasma hautement magnétisé qui brille de mille feux. Ainsi, un trou noir apparaît comme une silhouette circulaire sur ce disque lumineux.

Parfois, des flashs de rayons X peuvent être vus émanant du disque. Dans l’environnement extrême du trou noir, le champ magnétique du plasma peut se tordre et s’arquer, pour finalement se briser et produire des électrons à haute énergie. Ces derniers générant à leur tour des éruptions de rayons X.

Dans cette nouvelle étude publiée dans la revue Nature, les chercheurs ont commencé par étudier la cause de ces radiations, détectés autour d’un trou noir supermassif situé à quelque 800 millions d’années-lumière. Ce faisant, ils ont remarqué quelque chose de nouveau : de petits flashs de rayons X suivaient occasionnellement les principaux, à différentes longueurs d’onde. Selon les modèles, ces flashs ultérieurs étaient les mêmes éclats de rayons X que ceux réfléchis par l’arrière du disque. C’est la première fois que des astronomes voient de la lumière émanant de la face cachée d’un trou noir.

Animation montrant comment la lumière est réfléchie à l’arrière d’un trou noir — © ESA / CC BY-NC-ND

« Ce trou noir déforme l’espace, plie la lumière et tord les champs magnétiques autour de lui »

« Toute lumière qui entre dans ce trou noir n’en ressort pas, donc nous ne devrions pas être en mesure de voir quoi que ce soit se trouvant derrière », explique Dan Wilkins, co-auteur de l’étude. « La raison pour laquelle nous pouvons voir cela est le fait que ce trou noir déforme l’espace, plie la lumière et tord les champs magnétiques autour de lui. »

Un tel phénomène est connu sous le nom de lentille gravitationnelle, où une masse suffisamment importante peut déformer la toile de l’espace-temps environnant. Cela a pour effet de courber la trajectoire de la lumière provenant d’objets éloignés, comme les étoiles, les quasars et les galaxies, apparaissant alors dans différentes parties du ciel. Parfois, la lumière est même divisée, de sorte qu’elle apparaît simultanément à deux endroits, ou que des événements comme les supernovas se reproduisent à des moments différents.

Selon l’équipe, la prochaine génération de télescopes à rayons X devrait être en mesure de capter les rayons X des trous noirs avec une plus grande résolution, ce qui devrait permettre de lever le voile sur les mystères qui les entourent.

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