Les astronomes sont stupéfaits du « rythme cardiaque

Les schémas se répètent étrangement dans la nature, et des phénomènes propres à un organisme peuvent parfois retrouver une réplique dans les entités les plus inattendues. C’est notamment le cas de ce trou noir dont les pulsations rythmiques d’émissions X sont semblables à des battements de cœur.

Un trou noir stupéfiant

Situé à 28 000 années-lumière de la Terre, IGR J17091-3624 est un trou noir stellaire appartenant à un système binaire. Il se trouve dans la constellation du Scorpion, dans la Voie lactée. Initialement découvert en 2003 grâce au satellite INTEGRAL de l’Agence spatiale européenne, ce trou noir a longtemps intrigué les astronomes, notamment en raison de sa taille. Ce trou noir fait partie des plus petits trous noirs jamais découverts, et il figure en tête de liste des candidats au titre du plus léger trou noir connu. Plus intéressant encore, malgré sa petite taille, IGR J17091-3624 produit les vents les plus rapides jamais enregistrés pour un trou noir stellaire.

Mais plus intrigant encore, ce trou noir a un comportement qui n’a été observé que chez un autre trou noir, GRS 1915+105. Connu des astronomes depuis les années 1990, il s’agit d’un trou noir stellaire massif qui a la particularité de produire des « heartbeats » (ou « battements de cœur » en français), des modèles particuliers de variabilité des rayons X dont les pulsations lumineuses sont semblables à des battements de cœur. Le fait qu’IGR J17091-3624 produise également des battements de cœur a vraiment surpris les astronomes, dans la mesure où ses caractéristiques sont très différentes de celles de GRS 1915+105.

Une nouvelle étude du rythme cardiaque d’IGR J17091-3624

Pour mieux comprendre le comportement étrange d’IGR J17091-3624, une équipe internationale de chercheurs a récemment utilisé les données recueillies par le télescope spatial X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA pour étudier ses battements de cœur. Avec l’IXPE, les astronomes peuvent étudier les rayons X entrants et mesurer la polarisation, une propriété de la lumière qui décrit la direction de son champ électrique. Le degré de polarisation mesure l’alignement de ces vibrations. Ensuite, les scientifiques peuvent utiliser le degré de polarisation d’un trou noir pour déterminer l’emplacement de la couronne et comment elle génère des rayons X.

D’après les résultats de l’étude publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, le degré de polarisation pour le trou noir IGR J17091-3624 est de 9,1 %, une mesure bien plus élevée que ce qu’ils attendaient sur la base de modèles théoriques. Ce degré élevé de polarisation suggère une structure de champ magnétique hautement ordonnée autour du trou noir, offrant de nouvelles perspectives sur la géométrie de son disque d’accrétion et de sa couronne. Selon les chercheurs, ce résultat remet en question les théories dominantes sur la dynamique des trous noirs et offre un regard neuf sur leur nature complexe.

Pour l’instant, les astronomes ne connaissent pas encore la cause du degré élevé de polarisation de ce trou noir, mais ils ont des théories sur le sujet. Une hypothèse suggère que des vents puissants sont émis depuis le disque d’accrétion du trou noir, diffusant les rayons X dans un état plus polarisé, même sans perspective de bord. Une autre théorie suggère que la couronne elle-même se déplace vers l’extérieur à des vitesses extraordinaires, provoquant des effets relativistes qui amplifient la polarisation. Les simulations de ces deux scénarios reproduisent les résultats de l’IXPE, mais chaque modèle remet en question des hypothèses de longue date sur l’environnement des trous noirs.

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

Par Gabrielle Andriamanjatoson, le 31 août 2025