L’imagerie radio de longue durée offre aux astronomes une lecture directe rare de la puissance des jets
Les astronomes ont obtenu l’une des mesures les plus nettes à ce jour de la puissance transportée par les jets d’un trou noir. Dans une nouvelle étude dirigée par la Curtin University, des scientifiques ont utilisé 18 ans d’imagerie radio à haute résolution pour étudier Cygnus X-1, le premier système binaire confirmé contenant un trou noir et une étoile supergéante. Le texte source fourni indique que l’équipe a constaté que les jets du système transportent une énergie équivalente à la production de 10 000 soleils.
Cette échelle suffit à rendre le résultat remarquable, mais l’importance plus large tient à la manière dont l’équipe l’a mesuré. Les jets de trous noirs comptent parmi les structures les plus spectaculaires de l’astrophysique. La matière attirée vers un trou noir forme un disque d’accrétion et, même si une partie tombe vers l’intérieur, une autre est canalisée vers l’extérieur depuis les pôles à une vitesse extrême. Ces jets peuvent s’étendre sur des distances énormes, façonner leur environnement et redistribuer l’énergie dans l’espace.
Pourquoi Cygnus X-1 est un laboratoire si utile
Cygnus X-1 offre aux chercheurs un environnement particulièrement précieux pour tester la physique des jets. Le système associe un trou noir à une compagne stellaire massive dont le vent interagit avec les jets. Selon le texte fourni, les chercheurs ont utilisé cette interaction pour inférer la puissance des jets. En observant comment l’écoulement est courbé et secoué lorsque le trou noir orbite autour de l’étoile, ils ont pu estimer à quel point les jets devaient être puissants.
L’équipe a combiné les données du Very Long Baseline Array et du European VLBI Network, en utilisant l’interférométrie à très longue base pour obtenir une vue plus complète que ce que l’un ou l’autre réseau aurait pu fournir seul. Cette longue base d’observation est essentielle. Les jets sont des structures dynamiques, et les mesurer dans des conditions orbitales changeantes pendant de nombreuses années fournit une base physique bien plus solide qu’un simple instantané.
La moitié de la vitesse de la lumière et un test plus solide de la théorie
Le texte source indique également que ces mêmes calculs ont produit une estimation de la vitesse du jet d’environ 150 000 kilomètres par seconde, soit à peu près la moitié de la vitesse de la lumière. En astronomie, ce n’est pas seulement un chiffre spectaculaire. Cela aide à relier les modèles théoriques de lancement des jets et de transport d’énergie à un système de trou noir réel et bien étudié.
Les chercheurs soutiennent depuis longtemps que les jets de trous noirs jouent un rôle majeur dans la structuration de l’univers en transportant l’énergie loin des objets compacts et vers les environnements alentour. Mesurer à la fois la puissance et la vitesse des jets de Cygnus X-1 apporte un soutien nouveau à ces idées. Cela renforce l’idée que ces écoulements ne sont pas de simples effets secondaires, mais des moteurs fondamentaux de la rétroaction astrophysique.
Les résultats soulignent aussi l’importance des environnements binaires pour comprendre le comportement des trous noirs. Plutôt que d’être isolés, de nombreux trous noirs existent dans des systèmes où vents, champs magnétiques, mouvement orbital et accrétion interagissent de manière complexe. Cygnus X-1 rend ces interactions suffisamment visibles pour transformer une vieille question théorique en quelque chose que les chercheurs peuvent estimer quantitativement.
Ce que cela signifie pour la science des trous noirs
Chaque meilleure mesure de jet améliore notre compréhension de l’endroit où va l’énergie de l’accrétion. Une partie de la matière disparaît au-delà de l’horizon des événements, mais une autre est redirigée vers l’extérieur avec une force immense. L’efficacité avec laquelle les trous noirs y parviennent reste l’une des grandes questions de l’astrophysique des hautes énergies. Le résultat obtenu pour Cygnus X-1 ne répond pas à tout, mais il fournit une référence puissante pour les futurs modèles et observations.
Il montre aussi l’importance de la patience en astronomie. Dix-huit ans de données radio coordonnées ont transformé un célèbre système de trou noir en expérience de précision. Le résultat est une image plus solide de la manière dont les vents stellaires peuvent courber les jets, de leur vitesse de déplacement et de la puissance qu’ils transportent.
C’est cette combinaison d’observation de longue durée et d’inférence physique qui donne tout son poids à l’étude. Les jets de trous noirs ont toujours été spectaculaires. Ce travail ajoute un sentiment plus précis de leur force mesurable, en plaçant l’un des phénomènes les plus violents de l’univers sur une base empirique plus ferme.
Cet article s’appuie sur le reportage de Universe Today. Lire l’article original.
Originally published on universetoday.com