De nouvelles images époustouflantes montrent comment les trous noirs produisent des jets extrêmement brillants de millions d'années-lumière qui peuvent être vus sur de vastes distances cosmiques. Les images ont été produites par une simulation informatique et pourraient aider à résoudre un mystère durable sur la façon dont les jets se forment, ont déclaré les chercheurs derrière les images.
Malgré leur surnom, les trous noirs ne sont pas toujours noirs. Lorsqu'un trou noir consomme un objet, du gaz et de la poussière tournent autour de la gueule du monstre gravitationnel, et le frottement peut chauffer le matériau sur les bords à des températures saisissantes. Ce processus violent crée des faisceaux semblables à des phares de particules chargées qui se déplacent vers l'extérieur à une vitesse proche de la lumière, émettant un rayonnement qui peut briller plus fort qu'une galaxie entière.
"Ils sont comme des faisceaux laser perçant l'univers et nous permettant de voir des trous noirs dont l'émission serait autrement trop faible pour être détectable", a déclaré à Alexander Science Alexander Tchekhovskoy, astrophysicien informaticien à la Northwestern University à Evanston, Illinois.
Mais les mécanismes complexes derrière ces jets restent mal connus. Un aperçu potentiel du problème vient du fait que le matériau autour d'un trou noir est transformé en plasma, un état magnétisé extrêmement chaud mais diffus de la matière magnétisée. Les physiciens soupçonnent depuis longtemps que les champs magnétiques torsadés interagissent d'une manière ou d'une autre avec le tissu courbe de l'espace-temps autour d'un trou noir en rotation pour donner naissance aux jets.
En utilisant des modèles informatiques très détaillés, Kyle Parfrey du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et ses collègues ont pu simuler comment les particules chargées près du bord d'un trou noir provoquent des champs magnétiques torsadés et rotatifs, comme l'ont rapporté les chercheurs le 23 janvier. dans la revue Physical Review Letters. Les scientifiques ont également incorporé des informations de la théorie de la relativité d'Albert Einstein pour modéliser des paires de ces particules volant sur des orbites spéciales. Ces orbites sont réglées de la bonne manière afin que si l'une des particules d'un duo tombe dans le trou noir, son partenaire effectue un zoom arrière à une vitesse ultrarapide, se propulsant à l'aide d'énergie volée dans le trou noir lui-même.
Tout objet, même un sac de détritus, pourrait être projeté hors d'un vaisseau spatial sur l'une de ces orbites, et cela donnerait au navire un puissant regain d'énergie, a déclaré Tchekhovskoy, qui n'était pas impliqué dans le travail.
Les nouvelles méthodes de calcul aideront les chercheurs à mieux étudier les régions de courant électrique intense près du bord d'un trou noir, qui pourraient être liées aux rayons X et aux rayons gamma observés dans les jets, a déclaré Parfrey à Live Science. Ensuite, l'équipe souhaite modéliser de manière plus réaliste le processus de génération des paires de particules chargées. Cela permettra aux astronomes de faire de meilleures prévisions sur les propriétés d'un jet, a déclaré Parfrey.
Les résultats aideront également les scientifiques à interpréter les résultats de deux projets, le télescope Event Horizon et GRAVITY, qui visent actuellement à photographier l'ombre projetée sur le matériau environnant par le trou noir supermassif au cœur de la Voie lactée, a déclaré Parfrey.
