Les découvertes récentes de la mission IXPE de la NASA donnent un aperçu des couronnes, des structures de plasma importantes dans le flux de matière vers les trous noirs. (NASA)
De nouvelles données de la mission IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA fournissent de nouvelles informations sur la forme et les propriétés d’une structure importante pour les trous noirs, appelée la couronne.
Les couronnes sont des régions de plasma changeant et font partie du flux de matière vers les trous noirs, dont la compréhension est encore théorique. Ces nouveaux résultats révèlent pour la première fois la forme de la couronne et pourraient aider les scientifiques à comprendre son rôle dans l’alimentation et le maintien des trous noirs.
De nombreux trous noirs, d’où aucune lumière ne peut s’échapper en raison de leur immense gravité, sont entourés de disques d’accrétion, des vortex de gaz remplis de débris. Certains trous noirs possèdent également des jets relativistes, des explosions de matière ultra-puissantes projetées dans l’espace à grande vitesse par des trous noirs qui consomment activement la matière qui les entoure.
Ce que l’on sait peut-être moins, c’est que les trous noirs qui « mangent » ont également des couronnes très chaudes, semblables à celles du Soleil et d’autres étoiles. Alors que la couronne solaire, qui constitue l’atmosphère externe de l’étoile, brûle à une température d’environ 1,8 million de degrés Fahrenheit, on estime que la température de la couronne d’un trou noir atteint des milliards de degrés.
Les astrophysiciens ont déjà identifié des couronnes entre des trous noirs de masse stellaire (ceux formés par l’effondrement d’étoiles) et des trous noirs supermassifs comme ceux au cœur de la Voie lactée.
“Les scientifiques spéculent depuis longtemps sur la composition et la géométrie de la couronne”, a déclaré Lynnie Saade, chercheuse postdoctorale au Marshall Space Flight Center de la NASA à Huntsville, en Alabama, et auteur principal des nouvelles découvertes. “Est-ce une sphère au-dessus et au-dessous du trou noir, ou une atmosphère produite par le disque d’accrétion, ou peut-être un plasma situé à la base du jet ?”
Entrez IXPE, spécialisé dans la polarisation des rayons X, une caractéristique de la lumière qui aide à cartographier la forme et la structure des sources d’énergie les plus puissantes, en éclairant leur fonctionnement interne même si l’objet est trop petit, trop lumineux ou trop loin pour être vu directement. .
Tout comme nous pouvons observer en toute sécurité la couronne solaire lors d’une éclipse solaire totale, IXPE permet d’étudier clairement la géométrie de l’accrétion des trous noirs, à savoir la forme et la structure du disque d’accrétion et les structures associées, y compris la couronne.
“La polarisation des rayons X offre une nouvelle façon d’examiner la géométrie d’accrétion des trous noirs”, a déclaré Saade. “Si la géométrie d’accrétion des trous noirs est similaire quelle que soit leur masse, nous nous attendons à ce qu’il en soit de même pour leurs propriétés de polarisation.”
IXPE montre que parmi tous les trous noirs dont les propriétés de couronne peuvent être mesurées directement via polarisation, la couronne s’avère allongée dans la même direction que le disque d’accrétion, fournissant, pour la première fois, un indice sur la forme de la couronne et un indice clair. preuve de sa relation avec le disque d’accrétion. Ces résultats excluent la possibilité que la couronne ait la forme d’un lampadaire flottant au-dessus du disque.
L’équipe de recherche a étudié les données des observations IXPE de 12 trous noirs, dont Cygnus X-1 et le trou noir stellaire Cygnus dans le Grand Nuage de Magellan à plus de 165 000 années-lumière.
IXPE a également observé un certain nombre de trous noirs supermassifs, dont celui situé au centre de la galaxie Circinus, à 13 millions d’années-lumière de la Terre, et ceux des galaxies NGC 1068 et NGC 4151, à 47 millions d’années-lumière et à près de 62 millions d’années-lumière. , respectivement.
Les trous noirs de masse stellaire ont généralement des masses d’environ 10 à 30 fois la masse du Soleil, tandis que les trous noirs supermassifs peuvent avoir des masses qui sont des millions à des dizaines de milliards de fois supérieures. Malgré la grande différence d’échelle, les données IXPE montrent que les deux types de trous noirs créent des disques d’accrétion avec des géométries similaires.
C’est surprenant, a déclaré l’astrophysicien Marshall Philip Kaaret, chercheur principal de la mission IXPE, car la façon dont les deux types sont nourris est très différente.
“Un trou noir ayant la masse d’une étoile arrache la masse de son étoile compagne, tandis qu’un trou noir supermassif dévore tout ce qui l’entoure”, a-t-il déclaré. “Cependant, le mécanisme d’accrétion fonctionne de manière très similaire.”
C’est une perspective passionnante, a déclaré Saade, car elle suggère que l’étude des trous noirs de masse stellaire, qui sont généralement beaucoup plus proches de la Terre que leurs parents beaucoup plus massifs, pourrait également contribuer à fournir de nouvelles informations sur la nature des trous noirs supermassifs.
L’équipe espère ensuite procéder à des examens complémentaires des deux types.
Saade estime qu’il reste encore beaucoup à apprendre des études aux rayons X de ces géants. “IXPE a fourni à l’astronomie des rayons X la première opportunité depuis longtemps de révéler le processus d’accrétion sous-jacent et de découvrir de nouvelles découvertes sur les trous noirs”, a-t-il déclaré. (NASA/Z-3)
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