Le premier trou noir jamais observé fait quelque chose de très inhabituel

Des images du trou noir emblématique M87*, prises à différents moments, révèlent des changements intrigants dans son champ magnétique. Grâce aux observations réalisées par le télescope Event Horizon en 2017, 2018 et 2021, les scientifiques ont pu suivre l’évolution de la polarisation du champ magnétique entourant M87*. Ces données montrent que, bien que le trou noir lui-même reste stable, son environnement immédiat est marqué par une activité cosmique intense et dynamique. 

M87*, un géant cosmique

Entre 2017 et 2021, un phénomène inédit a été observé : le champ magnétique entourant M87* a complètement inversé sa direction. Cette découverte pourrait permettre de mieux comprendre le fonctionnement des trous noirs, notamment leur manière d’absorber la matière et de produire les jets puissants qu’ils projettent sur des distances intergalactiques.

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Situé à environ 55 millions d’années-lumière de la Terre, M87* est un trou noir supermassif dont la masse est estimée à 6,5 milliards de fois celle du Soleil. Ce trou noir est devenu célèbre en 2019 lorsque l’Event Horizon Collaboration a dévoilé la toute première image d’un trou noir. Depuis, M87* est l’un des objets les plus étudiés de l’Univers.

Les scientifiques continuent de collecter des données pour comprendre les variations de la matière chaude qui tourbillonne à la périphérie du trou noir. Ces observations incluent également des études approfondies sur l’origine des jets de matière crachés par les pôles du trou noir. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.

Le rôle des champs magnétiques

Les jets massifs produits par les trous noirs, comme celui de M87*, jouent un rôle crucial dans l’évolution des galaxies. Selon Eduardo Ros, astronome à l’Institut Max-Planck de radioastronomie, ces jets influencent la formation des étoiles et la répartition de l’énergie sur des distances gigantesques, modifiant ainsi le cycle de vie de la matière à l’échelle cosmique.

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Le champ magnétique d’un trou noir est essentiel dans la formation de ces jets. Quand la matière s’approche du trou noir, elle forme un disque autour de son équateur. Une partie de cette matière est aspirée par le trou noir, mais une autre est propulsée à des vitesses extrêmes le long des lignes du champ magnétique, formant les jets qui s’étendent sur des millions d’années-lumière.

Pour mieux comprendre ces phénomènes, les chercheurs ont étudié des images prises sur plusieurs années. Ils ont porté une attention particulière à la polarisation de la lumière, qui révèle des informations sur les champs magnétiques environnants. Bien que les images générales de M87* semblent peu changer, l’analyse des données de polarisation montre des variations spectaculaires.

En 2017, le champ magnétique tournait dans le sens des aiguilles d’une montre. En 2018, il s’est inversé pour tourner dans le sens inverse, avant de se stabiliser. En 2021, il montrait à nouveau une rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Ces résultats suggèrent que les champs magnétiques autour de M87* subissent des modifications importantes sur de courtes périodes, tandis que la structure du trou noir lui-même reste inchangée.

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Une dynamique cosmique fascinante

« Ce qui est remarquable, c’est que la taille de l’anneau autour du trou noir est restée constante, confirmant les prédictions de la théorie d’Einstein. Cependant, le motif de polarisation a changé de manière significative », explique Paul Tiede, astronome au Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics. Cela indique que le plasma magnétisé proche du trou noir est en perpétuel mouvement, complexe et turbulent, mettant à l’épreuve les modèles théoriques actuels.

Ces découvertes révèlent un environnement magnétique en constante évolution, où les champs magnétiques jouent un rôle clé dans le flux de matière. Tandis qu’une partie de cette matière est absorbée par le trou noir, l’autre est projetée sous forme de jets gigantesques.

Les prochaines observations s’appuieront sur ces résultats pour approfondir notre compréhension de l’environnement magnétique de M87*. L’Event Horizon Collaboration prévoit une campagne ambitieuse en 2026, avec pour objectif de capturer les premières images animées de M87*. « Ce projet, qui consiste à réaliser le premier film d’un trou noir, est un rêve que nous poursuivons depuis la première image de M87* », déclare Remo Tilanus, astronome à l’université d’Arizona.

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Par ailleurs, ce que les astronomes croyaient être un trou noir s’effondre : un nouvel objet cosmique remet le modèle en question.