Les trous noirs eux-mêmes sont invisibles, mais la région qui les entoure ne l’est pas. Ces objets sont entourés d’un disque de matériau d’accrétion qui peut briller à travers le spectre électromagnétique. De nombreux trous noirs produisent également des jets – des faisceaux de matériaux collimatés sortent des pôles avant de tomber dans le trou noir. La physique derrière ces avions a échappé aux astronomes pendant des décennies, mais maintenant nous sommes un pas de plus pour comprendre comment ils se forment et « s’allument ».
Cette percée provient de la double observation de deux systèmes de trous noirs avec le télescope spatial NuSTAR de la NASA (qui voit les rayons X) et l’ULTRACAM (qui regarde la lumière visible) à l’observatoire William Herschel de La Palma, en Espagne. En observant les trous noirs à la fois dans les rayons X et la lumière visible, les astronomes ont été en mesure de se concentrer sur les particules dans les jets, comme ils ont gagné de l’énergie par accélération et «allumé» ou éclaboussé dans la lumière visible. La mesure du temps (et donc de la distance, appelée «zone d’accélération») que cela prend et compare entre différents systèmes de trous arrières fournit un aperçu précieux de la façon dont les jets sont lancés et comment les particules se comportent. L’œuvre a été publiée le 30 octobre dans Nature Astronomy.
Dans l’étude, les astronomes se sont concentrés sur deux systèmes de trous noirs: V404 Cygni et GX 339-4. Chaque système est classé comme un binaire X, composé d’un trou noir et d’une étoile normale. Le trou noir tire le matériau de son compagnon, qui alimente alors le disque d’accrétion et les jets. Des deux, GX 339-4 est un système plus petit, avec un trou noir d’environ 6 masses solaires beaucoup plus proche de son compagnon que le trou noir de 12-masse solaire et son compagnon dans V404 Cygni.
Ces systèmes sont non seulement différents en termes d’échelle, mais ils ont également connu différents types d’activité au cours des observations. Les trous noirs subissent généralement des explosions erratiques, qui se produisent lorsque le matériau du disque d’accrétion s’éclaircit avant de tomber dans le trou noir. GX 339-4 était extrêmement faible et inactif au moment de l’observation, tandis que V404 Cygni subissait l’éclat le plus brillant vu dans un système binaire X-ray ce siècle. Les deux scénarios très différents ont permis une excellente comparaison entre les systèmes pour voir si la taille de la zone d’accélération est liée à des facteurs tels que la taille du système ou son activité actuelle.
Pour mesurer la zone d’accélération, les astronomes ont comparé le temps entre quand NuSTAR a repéré des rayons X du système, et quand ULTRACAM a vu une fusée dans la lumière visible. Faire cette simple mesure était en réalité extrêmement délicat, car il fallait une coordination entre un télescope en orbite autour de la Terre et un au sol. Une telle coordination n’a été possible que pendant environ une heure en juin 2015 au cours de l’explosion de V404 Cygni, mais elle était suffisamment longue pour que les données soient nécessaires.
Dans les deux systèmes, ce délai est passé à environ 0,1 seconde – moins que le temps nécessaire pour cligner des yeux. Mais même ce minuscule retard représente des particules se déplaçant à la vitesse de la lumière couvrant une distance d’environ 30 000 kilomètres (19 000 miles) – la taille de la zone d’accélération. Pour référence, cette distance est d’environ trois fois le diamètre de la Terre.
Une telle distance minuscule détient des indices importants sur la formation et le comportement du jet, en particulier parce qu’il était le même entre les deux systèmes.
« Une possibilité est que la physique du jet n’est pas déterminée par la taille du disque, mais par la vitesse, la température et d’autres propriétés des particules à la base du jet », a déclaré l’auteur principal Poshak Gandhi, de l’Université de Southampton. Royaume-Uni, dans un communiqué de presse.
Ces résultats sont également cohérents avec les théories reliant la taille de la zone d’accélération à la masse du trou noir. Dans les systèmes de trous noirs supermassifs, tels que BL Lacertae (200 millions de masses solaires), le délai observé était des millions de fois plus important que dans les deux plus petits systèmes de cette étude.
« Nous sommes excités parce qu’il semble que nous ayons trouvé un critère caractéristique lié au fonctionnement interne des jets, non seulement dans les trous noirs de masse stellaire comme V404 Cygni, mais aussi dans les monstres supermassifs », a déclaré Gandhi.
Maintenant, les astronomes cherchent à retarder cette mesure pour plus de systèmes, pour voir si la zone d’accélération est toujours relative à la taille du trou noir et développer des théories sur la formation et l’activité des jets de trous noirs.
La Source: http://bit.ly/2A8tOSl
